低應變反射波法與聲波透射法在樁基檢測中的聯合運用

楊力　朱帥潤

摘 要：低應變反射波檢測和聲波透射法是間接無損檢測樁身完整性的方法。低應變樁基檢測，具有簡便快速經濟的特點，但受現場地質情況，樁長，樁徑，缺陷的個數和類型，使低應變樁基檢測的結果可能出現多解性和不確定性[1]。聲波透射法是一種比較直觀，可靠的檢測方法，可以定量的分析出樁身缺陷的大小和確切的部位[2]，但檢測耗時，成本高。所以結合多種檢測手段，是提高檢測結果準確度的必要途徑。

關鍵詞：樁基檢測；聲波透射法；低應變反射法

中圖分類號：TU473 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0115-02

1 概述

隨著國家經濟和社會的發展，各種大型建筑都修建起來，由于場地的表層土質不足以承載擬建物，樁基工程是必不可少的組成部分。由于施工過程中施工質量，施工工藝，地質條件等因素的影響，樁身質量也受到影響。低應變反射波與聲波透射是樁基檢測中最常用的兩種檢測方法。對于樁身質量評價有重要作用。本文主要綜合低應變反射波法與聲波透射法對樁身質量檢測作出介紹，并通過工程實例進行分析與探討。

2 低應變反射波法與聲波透射法原理

低應變反射波法是建立在波動理論基礎上，將樁假設為一維彈性連續桿。在樁頂向下激發低能量的彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身內存在明顯波阻抗差異界面（如樁底分界面、擴徑、縮徑、斷裂、離析等），將產生反射波，經接收、放大、濾波和資料處理即得到來自樁身不同部位的反射信號[3]。根據樁底信號，計算樁身應力反射波速，判斷樁身完整性及其缺陷類型及部位。

（1）

數學式為：

（2）

式中：vp，樁身混凝土的波速（m/s）；L，樁身全長（m）；tr，樁底反射波的到達時間（s）；tr'，樁身缺陷部位反射波的到達時間（s）；vpm， 同一工地內多根已測合格樁樁身縱波速度的平均值（m/s）；L'，樁身缺陷的深度（m）。

聲波透射法檢測的工作原理，是在被測的混凝土灌注樁內預埋若干根豎直平行的鋼管作為聲波檢測管，將超聲脈沖發射換能器與接收換能器置于聲測管中 ，管中注滿清水作為耦合劑，換能器將發射來得電信號轉換為脈沖聲波信號，穿過樁身，并經過接收換能器被儀器接收為電信號。聲波穿過樁，由于混凝土的密實分布，缺陷情況的不同，聲波在傳播過程中會有不同衰減、透射，反射的情況，接收到首波聲時、波幅、頻率等聲學參數也會發生相應的變化[4]。所以可根據透射接收到的聲波推測判斷樁身內部混凝土結構情況。

3 工程實例

3.1 工程概況

本工程位于成都市，某辦公大樓修建項目，場地地勢開闊，地形起伏較大，地層情況為，雜填土，粘土，全風化砂質泥巖，強風化砂質泥巖，中風化砂質泥巖。

3.1.1 樁基施工簡介

本次采用鉆孔灌注樁，樁身砼強度C30，總樁數115根，平均樁長14.36m，樁徑分別有800mm、1000mm，樁端持力層為中風化砂質泥巖。

3.1.2 檢測方案及儀器

本次檢測首先對40根工程樁進行聲波透射法檢測，隨后對所有的工程樁進行低應變反射波法檢測，最后結合兩種檢測方案，對該批灌注樁質量進行評價。所使用的主要儀器是上海銳欣LPT-E動測儀、武漢中巖RSM-SY7超聲波儀。

3.2 現場檢測

3.2.1 低應變檢測

在低應變檢測時，首先要清理出平整的樁頭，調整儀器設置相關參數，可選用黃油作為加速度傳感器與莊痛毆平整部位的耦合劑，用力錘在樁頭激發能量脈沖，可多次激發，以便選取較為理想的曲線保存，最后對采取的數據進行分析、計算并評價樁身質量。

3.2.2 聲波檢測

在聲波檢測時，先在聲測管中注滿清水作為耦合劑，再檢查聲測管的暢通情況，測量聲測管的內徑、外徑及各聲測管之間的距離，將北面的聲測管記為1號聲測管，順時針方向依次為2號，3號聲測管，再將換能器置入聲測管中緩慢沉入樁底，盡量避免周圍的噪聲影響，然后在儀器上設置好相關參數后，將換能器勻速提升，開始采集數據，最后對所采集的數據進行分析、計算并評價樁身質量。

3.2.3 檢測結果

對采集的低應變數據與聲波數據，進行相應的去噪處理、及適當的增益后，進行分析推斷。下圖1所示為96號樁的低應變反射曲線，該樁砼強度為C30，樁長14.0m，與設計樁長相符，平均縱波波速為39278m/s，觀測波形完整，樁底有少量沉渣，為完整嵌巖樁，是Ⅰ類樁。

圖1 96#樁低應變反射曲線

下圖2、圖4分別是23#樁的低應變反射波曲線與聲波透射曲線，該樁砼強度為C30，樁長10.0m，平均縱波波速為3659m/s，觀測低應變反射波波形，約在1.8m左右波形反向，推測出現輕微擴徑并且逐漸回縮，約在7.3m附近出現同向波形，后續子波頻率較低，波速偏小，樁底不明顯，推斷在6.8m-7.8m之間存在離析缺陷。從聲波曲線圖上可以看出在1.8m附近對低應變推測的擴徑現象沒有反應。在6.5m-8m之間出現波速、振幅都小于極限值，psd值也出現異常，結合低應變的檢測結果，可以推斷此處為離析或者斷裂的部位。綜合評價23#樁為III類樁。經取芯結果表明，在6.5m-8.1m之間粗細骨料分離，離析嚴重。

圖2 23#樁低應變反射曲線

圖3 23#樁處理后的低應變反射曲線

3.2.4 處理方案

經綜合決定，采用高壓灌漿補強的方法對離析樁進行處理。圖3為灌漿處理后23#樁的低應變反射波曲線，與處理前的曲線相比，灌漿處理效果明顯，6.5m-8m之間的離析現象得到了較好地處理。最后進行單樁豎向抗壓靜載試驗，結果表明該樁的承載力符合設計值要求。

4 結束語

（1）低應變反射波法

簡便快速經濟，方便大規模檢測，聲波透射方法比較直觀可靠，適合科學性的抽樣檢測。

（2）可根據聲測管的

長度確定樁長，進而提供低應變反射波速的計算依據。

（3）聲波檢測對樁的擴徑、縮頸反應不明顯，可結合低應變反射波法相互驗證檢測。

（4）對于斷樁，縮頸、離析、空洞、夾泥低應變反射波法常常具有多解性，因此需要結合地質情況、施工工藝、聲波檢測、取芯以及灌注樁的原始施工記錄等多方法來進行綜合分析解釋。

參考文獻：

[1]宋冠樟，王寶勛，胡朝彬.低應變反射波法在樁基檢測中的應用[J].建筑知識，2017（15）.

[2]鐘會生，郭大兵.聲波透射法檢測樁身質量的技術探討[J].土工基礎，2001（15）.

[3]陳輝，董承全，等.低應變法檢測中幾種典型缺陷樁[J].工程地球物理學報，2012（9）.

[4]王昌達，季鵬，張仕洲，等.聲波透射法檢測基樁完整性的影響因素[J].現代交通技術，2008（05）.endprint