聲波透射法檢測中灌注樁樁身混凝土缺陷的綜合判定

黃彥榮

(銀川市建設工程綜合檢測站，寧夏 銀川750001)

0 引言

樁基礎的質量直接關系到整個建筑物（構筑物）的安全，也關系到人民的生命、財產安全。因此，樁基礎工程的試驗和質量檢驗尤為重要，設計前、施工中和施工后都要進行必要的試驗和檢驗，能否檢測到基樁的缺陷、如何測定缺陷的位置，并準確地對其進行評價成為基樁質量檢測的一個核心問題。

1 綜合判定的必要性

在灌注樁的聲波透射法檢測中，如何利用所檢測的混凝土聲參數去發現樁身混凝土缺陷、評價樁身混凝土質量從而判定樁的完整性類別是我們檢測的最終目的，同時又是聲學檢測中的一個難題。其原因一方面是因為混凝土作為一種多種材料的集結體，聲波在其中的傳播過程是一個相當復雜的物理過程；另一方面，混凝土灌注樁的施工工藝復雜、難度大，混凝土的硬化環境和條件以及影響混凝土質量的其他各種因素遠比上部結構復雜和難以預見，因此樁身混凝土質量的離散性和不確定性明顯高于上部結構混凝土。另外，從測試角度看，在樁內進行聲測時，各測點的測距及聲禍合狀況的不確定性也高于上部結構混凝土的聲學測試，因此一般情況下樁的聲測測量誤差高于上部結構混凝土。

用于判斷樁身混凝土缺陷的多個聲學指標一聲速、PSD、波幅、主頻、實測波形各有特點，但均有不足。在實際應用時，既不能惟“聲速論”，也不能不分主次將各種判據同等對待。聲速與混凝土的彈性性質相關，波幅與混凝土的彈塑性相關，采用以聲速、波幅判據為主的綜合判定法對全面反映混凝土這種彈塑性材料的質量是合理的、科學的處理方法。

2 綜合判定的方法

2.1 綜合判定的基本步驟

綜合分析往往貫徹于檢測過程的始終，因為檢測過程中本身就包含了綜合分析的內容（例如對平測普查結果進行綜合分析找出異常測點進行細測），而不是說在現場檢測完成后才進行綜合分析。現場檢測與綜合分析可按以下步驟：

1）采用平測法對樁的各檢測剖面進行全面普查。

2）對各檢測剖面的測試結果進行綜合分析確定異常測點：

（1）采用概率法確定各檢測剖面的聲速臨界值。

（2）如果某一檢測剖面的聲速臨界值與其他剖面或同一工程的其他樁的臨界值相差較大，則應分析原因，如果是因為該剖面的缺陷點很多聲速離散太大則應參考其他樁的臨界值；如果是因聲測管的傾斜所至，則應進行管距修正，再重新計算聲速臨界值；如果聲速的離散性不大，但臨界值明顯偏低，則應參考聲速低限值判據。

（3）對低于臨界值的測點或PSD判據中的可疑測點，如果其波幅值也明顯偏低，則這樣的測點可確定為異常點。

3）對各剖面的異常測點進行細測（加密測試）：

（1）采用加密平測相交叉斜測等方法驗證平測普查對異常點的判斷并確定樁身缺陷在該剖面的范圍和投影邊界。

（2）細測的主要目的是確定缺陷的邊界，在加密平測和交叉斜測時，在缺陷的邊界處，波幅較為敏感，會發生突變；聲速和接收波形也會發生變化，應注意綜合運用這些指標。

4）綜合各個檢測剖面細測的結果推斷樁身缺陷的范圍和程度。

5）在對缺陷的幾何范圍和程度做出推斷后，對樁身完整性類別的判定可按各種類別樁的特征進行，但還需綜合考察下列因素：樁的承載機理（摩擦型或端承型），樁的設計荷載要求，受荷狀況（抗壓、抗拔、抗水平力等），基礎類型（單樁承臺或群樁承臺），缺陷出現的部位（樁上部、中部還是樁底）等等。

2.2 PSD-V-A法

相對于其他判據來說聲速的測試值是最穩定的，可靠性也最高，而且測試值是有明確物理意義的量，與混凝土強度有一定的相關性，是進行綜合判定的主要參數；波幅的測試值是一個相對比較量，本身沒有明確的物理意義，其測試值受許多非缺陷因素的影響，測試值沒有聲速穩定，但它對樁身混凝土缺陷很敏感，是進行綜合判定的另一重要參數；PSD判據實際上反映了測點間距、聲波穿透距離、混凝土質量等因素之間的綜合關系，這一關系隨缺陷的性質和范圍的不同而不同。綜合聲速、波幅和PSD三判據對基樁缺陷進行判斷的方法稱為PSD-V-A法。在實際應用中如何運用這3個參數去準確可靠地判斷缺陷才是本方法的關鍵所在。

1）缺陷范圍的推斷

考察各剖面是否存在同一高程的缺陷。如果不存在同一高程的缺陷，則該缺陷在樁身橫截面的分布范圍不大，該缺陷的縱向尺寸將由缺陷在該剖面的投影的縱向尺寸確定。

如果存在同一高程的缺陷，則依據該缺陷在各個檢測剖面的投影大致推斷該缺陷的縱向尺寸和在樁身橫截面上的位置和范圍。

對樁身缺陷幾何范圍的推斷是判定樁身完整性類別的一個重要依據，也是聲波透射法檢測混凝土灌注樁完整性的優點。

2）缺陷程度的推斷

對缺陷程度的推斷主要依據以下四個方面：缺陷處實測聲速與正常混凝土聲速（或平均聲速）的偏離程度；缺陷處實測波幅與同一剖面內正常混凝土波幅（或平均波幅）的偏離程度；缺陷處的實測波形與正常混凝上測點處實測波形相比的畸變程度；缺陷處PSD判據的突變程度。

3 混凝土灌注樁的常見缺陷性質與聲學參數的關系

（1）沉渣：沉渣是松散介質，其本身聲速很低，對聲波的衰減也相當劇烈，所以凡遇到沉渣，必然是聲速和振幅均劇烈下降。通常在樁底出現這種情況。

（2）泥砂與水泥漿的混合物：這類缺陷多由澆注導管提升不當造成，若在樁身就是斷樁；若在樁頂就是樁頂標高不夠。其特點也是聲速和振幅均明顯下降。只不過出現在樁身時往往是突變，在樁頂是緩變。

（3）孔壁坍塌或泥團：聲速與振幅均下降，但下降多少則視缺陷情況而定。如果是局部的泥團，并未包裹聲測管，則下降的程度并不很大；如果泥團包裹聲測管，則下降程度較大，特別是振幅的下降更為劇烈。一根聲測管被泥團包裹將影響兩個測試面。通過斜測可以分辨這些情況。

（4）混凝土離析：灌注樁容易發生混凝土離析。造成樁身某處粗骨科大量堆積，而相鄰部位漿多骨料少的情況。粗骨料多的地方，由于粗骨料多，而粗骨料本身波速高，往往造成這些部位聲速值并不低，有時反而有所提高。但由于粗骨料多，聲學界面多，對聲波的反射、散射加劇，接收信號削弱，于是波幅下降。至于粗骨料少而砂漿多的地方則正好相反：由于該處砂漿多，粗骨料少，測得的波速下降，但振幅測值不但不下降，有時還會高于附近測值。應采用波速和振幅兩個參數進行綜合的分析判斷。

（5）氣泡密集的混凝土：在灌注樁上部樁身有時因為混凝土澆注管提升過快有大量空氣封在混凝土內。雖不一定造成孔洞，但可能形成大量氣泡分布在混凝土內，使混凝土質量有所降低。這種混凝土內的分散氣泡不會使波速明顯降低，但卻使聲波能量明顯衰減（散射），接收波能量明顯下降，這是這類缺陷的特征。

4 結束語

總之，基樁檢測方法的選擇和檢測數量的確定應根據各種檢測方法的特點和適用范圍，綜合考慮地質條件、樁基的設計等級、樁型、施工質量可靠性等因素，使各種檢測方法優勢互補。

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