樁基超聲波檢測

1、樁基超聲波檢測法在灌注樁檢測中的運用隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，樁基礎(chǔ)已成為建筑工程最常用的基礎(chǔ)形式。由于其成樁質(zhì)量受地質(zhì)條件、成樁工藝、機械設(shè)備、施工人員、管理水平等諸多因素的影響，較易產(chǎn)生 夾泥、斷裂、縮頸、磔離析、樁底沉渣較厚及樁頂磔密實度較差等質(zhì)量缺陷，危及主體結(jié)構(gòu) 的正常使用與安全，甚至引發(fā)工程質(zhì)量事故。因此如何測定缺陷的位置，并準確地對其進行評價成為基樁質(zhì)量檢測的一個核心問題。本文結(jié)合工程實例，介紹超聲波法在樁基檢測中的應用。1超聲波法檢測原理及技術(shù)(1)超聲波法檢測的基本原理是 ：由超聲脈沖發(fā)射源在磔內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用 高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在磔內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)的波

2、動特征；當磔內(nèi)存在不連續(xù)或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當磔內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴重缺陷時，將產(chǎn)生波的散射和繞射；根據(jù)波的初至到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測區(qū)范圍內(nèi)磔的密實度參數(shù)。測試及記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動特征，經(jīng)過處理分析就能判別測區(qū)內(nèi)磔內(nèi)部存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置，并對磔總體的均質(zhì)性和完整性的作出評價。(2)在基樁施工前，依樁徑大小預埋一定數(shù)量的聲測管(一般采用鋼管或鍍鋅管，底端封閉、頂端加蓋)，作為換能器的通道。測試時每2根聲測管為一組，聲測管內(nèi)注滿清水，通過

3、水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測管中的換能器接收信號，測定有關(guān)參數(shù)并采集記錄儲存。發(fā)、收換能器同步向上提升進行檢測，遇到異常時可采用水平加密、等差同步和扇形掃測等方法加密細測。3數(shù)據(jù)分析與判定檢測按建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ106-2003 )中有關(guān)超聲波法規(guī)定進行：(1)樁身缺陷以聲速臨界值、波幅臨界值以及PSD(斜率法)判據(jù)進行綜合判定。PSD 值 Kt按下式計算：Kt=K - 0K= (tci-tci-1 ) /zi-zi-1 At=tci-tci-1式中，tci 為第 i 測點聲時；tci-1為第 i-1測點聲時；zi 為第 i 測點深度；zi-1第

4、 i-1 測點深度。(2)樁身均勻性按聲速離散系數(shù) Cv 分為 AD4 級(表 1 )。表 1聲速離散系數(shù)級別晚勾質(zhì)性等級ABCDCv/%55WCv1010Cv15(3)基樁檢測的相關(guān)規(guī)范中，根據(jù)樁身是否存在缺陷及存在缺陷的嚴重程度，將樁的 完整性分為 I、n、m、IV共四個類別，并依據(jù)各檢測剖面的聲學參數(shù)異常點的分布情況及 異常點的偏離程度，決定被測樁的完整性類別。但由于校是集結(jié)型的復合材料，多相復合體系，分布復雜界面(骨料、氣泡、各種缺陷)，因此其檢測的聲參量數(shù)據(jù)波動較大；加上灌注樁的磔受自密實、 地質(zhì)條件及成樁工藝等影響， 其聲參量的波動性就更大了，因此在實際測試的過程中完全不出現(xiàn)異常測

5、點的可能性較小，因此不能機械地理解并執(zhí)行規(guī)范中樁身完整性的判定標準（規(guī)范對聲參量異常判斷均采用可判斷”），否則工程上很難有 I 類樁，也不符合樁的完整性分類的定義。因此上述理論異常點只是可疑缺陷點，可根據(jù)以下五個方面進行綜合判定：1異常點的實測聲速與正常碌聲速的偏離程度；2異常點的實測幅度與同一剖面內(nèi)正常磔幅度的偏離程度；3異常點的波形與正常磔的波形相比的畸變程度；4異常點的分布范圍及其他剖面異常點的分布情況；5樁的類型（摩擦型或端承型）、地質(zhì)情況及成樁工藝。樁的類型及地質(zhì)情況決定了樁身 磔的壓應力及彎矩大小隨深度的變化規(guī)律， 因此相同大小及程度的缺陷在樁身不同深度對該 樁是否達到設(shè)計要求的影

6、響程度差別較大，應適當加以區(qū)分。4工程檢測實例及其分析某工程 21-1 樁為鉆孔灌注樁，設(shè)計樁徑 1.5m，設(shè)計樁長 49.5m，預埋 4根聲測管，采用 超聲波法平測法測試，測點間距 0.25m。其中 1-2、1-3、1-4剖面在 13.214m 處同時 出現(xiàn)聲參量異常（如圖 1 所示），異常范圍的波速比平均波速下降15% ,幅度比平均幅度下降 30dB，而其他剖面在此位置無明顯異常，初步判斷該樁在 1314m處存在異常（缺陷），且缺陷區(qū)在 1 號聲測管所在的方位，但無法判定缺陷范圍，進而將其歸入 H 類還是 m 類樁。 為確定缺陷的嚴重程度和范圍，在1-2、1-3、1-4剖面，從 919m

7、的范圍內(nèi)，分別作收、發(fā)換能器約 45。傾斜的雙向斜測，測點間距為 10cm，斜測結(jié)果如圖 2 所示。通過每一剖面、 每一方向斜測的數(shù)據(jù)，確定其斜測的各個聲參量異常的測線，各剖面的異常測線的包絡(luò)范圍如圖上陰影部分所示， 可以看出 1-3、1-2、1-4剖面的徑向缺陷尺寸依次增大，且 1-3、1-2剖面未超過 1/2測距，因此該缺陷是靠近 1 號聲測管方向的縮徑類缺陷；從缺陷范圍上看， 縱向尺寸在 0.8m 左右，徑向尺寸小于樁徑的1/4 ;從缺陷區(qū)聲參量及波形上看聲參量幅度不太大，且波形基本完整。因此將此缺陷判定為輕微缺陷，該樁判為 H類樁。1, 2inLL 0- 93iL/. /產(chǎn)-w圖 2斜

8、測結(jié)果示意圖5檢測中應注意的若干問題(1)樁身磔齡期的影響。某工程 13-2樁檢測中，由于工期緊，灌注后第 5 天即進行檢測。檢測發(fā)現(xiàn)接收信號相當微弱，波形衰減嚴重，全部測點普遍存在這種情況，初步分析是齡期的問題。灌注后第10天再次檢測，信號及波形良好，判定為完整無缺陷樁。 可見齡期對聲測結(jié)果影響之大，建議檢測時間不低于 14大齡期。(2)超聲波法與鉆孔取芯法相互應證，綜合應用。某工程 5-2 樁設(shè)計樁徑為 1.5m，預埋 3 根聲測管。超聲波檢測發(fā)現(xiàn)樁頂以下 3.5m 處校嚴 重夾砂。用鉆孔取芯法驗證時，卻反映為完整樁。開挖檢查證實超聲波法結(jié)果正確，缺陷部位正好處于流砂層，2 根聲測管被流砂

9、包裹住，所以聲測結(jié)果顯示的缺陷截面有點偏大。而 鉆孔部位靠近樁的中心，避開了缺陷范圍， 沒有反映樁身真實情況。因此鉆芯取樣位置應盡量選擇在聲測過程中發(fā)現(xiàn)問題的界面附近。超聲檢測中發(fā)現(xiàn)異常情況時不能盲目定性，必須結(jié)合地質(zhì)及相關(guān)資料，綜合不同的檢測方法合理判定基樁質(zhì)量。(3)聲測管問題。聲測管是進行聲測時換能器進入樁體的通道。它是灌注樁超聲脈沖檢測系統(tǒng)的重要組成部分，其在樁內(nèi)的預埋方式及在樁橫截面上的布置形式將直接影響檢測結(jié)果。因此，應將聲測管的布置和埋置方式標入檢測樁的設(shè)計圖紙，聲測管的埋置數(shù)量及在樁橫截面上的布局應考圖 1聲測曲線圖15,2m15. Om慮檢測的控制面積。在實測中常遇到聲測管堵塞或卡住探頭的情況，這是由聲測管安裝不當造成的。聲測管一般隨鋼筋籠分段安裝， 每段之間的接頭可采用反螺紋套筒接口或套管焊接，保證在較高的靜水壓力下不漏漿，接口內(nèi)壁保持平整，安裝完后封閉管口。 聲測管安裝不平行也是常見問題， 由于在施工中鋼筋籠容易出現(xiàn)扭曲變形而導致聲測管位移甚大，因而導致檢測的聲時值、均方差、離散系數(shù)、平均聲速等產(chǎn)生偏離， 可采用 PSD法判斷來消除這些非缺陷因素的影響。聲測管中的渾濁水將明顯甚至嚴重加大聲波衰減和延長傳播時間，給聲波檢測帶來誤差。 因此，檢測前應沖洗檢測管并灌滿清水作為耦合劑。6結(jié)束語超聲波法在實際工作中有待探討和改進的地方：(1)