地下連續墻接頭檢測技術的研究與應用

李江

（廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510620）

摘要：地下連續墻施工時的先行幅和后繼幅間的接縫處易成為圍護結構防水的薄弱環節，尤其是采用工字鋼接頭，接頭處易發生夾砂、夾泥的情況，容易導致基坑開挖過程中出現接頭漏水、漏砂的情況，是車站基坑施工的致命風險點。文章介紹了一種自行研發的地下連續墻接頭檢測技術，對以后采用地下連續墻做圍護結構的深基坑施工有很好的借鑒作用。

關鍵詞：地下連續墻；接頭檢測；超聲波透射法；PSD判據

中圖分類號：TU476文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0033-02目前，國內對于地下連續墻施工的相關檢測主要分為施工過程的成槽寬度探測和施工后地下連續墻的完整性檢測。前者的成槽寬度探測屬于施工過程控制，主要是通過探測成槽寬度來調整成槽的工藝，屬于施工過程質量控制的措施工。

1原理

地下連續墻接頭出現質量缺陷的原因，主要是因地下連續墻一期槽段混凝土澆注時混凝土出現繞流或是因二期槽段接頭清理不到位而夾泥、夾砂造成，當地下連續墻接頭存在夾泥、夾砂等缺陷時，聲波將繞過缺陷繼續傳播或在低速介質中傳播，這樣會使聲時相對延長，波速相對降低；同時聲波在缺陷區將產生吸收衰減和散射衰減，造成聲波能量耗損，使接收波波幅明顯下降，從而在缺陷背后形成一個聲陰影；另外，超聲脈沖波是復頻波，當脈沖波穿過缺陷區時會產生“頻漂”現象；由于超聲脈沖波在缺界面產生反射和折射，形成不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同或由于在反射界面上產生波形轉換而形成橫波等原因，使到達接收換能器的時間不同，結果造成接收波成為許多同相位或不同相位的波束的疊加波，導致波形畸變。因此，可以根據波速、波幅、頻率等大小和形態的異常及結合工程情況，綜合判定地下連續墻接頭的完整性，從而實現地下連續墻接頭質量的檢測。

2地下連續墻接頭的檢測方法

根據超聲波透射法的工作機理，在地下連續墻施工時在一期槽段、二期槽段鋼筋籠的兩側各預埋一根聲測管，作為換能器的通道。待連續墻施工完成后，將連續墻接頭兩側的聲測管灌滿水，通過水的耦合，使得超聲脈沖信號可從一根聲測管中的換能器發射出去，在另一根聲測管中的聲測管接收信號，再通過超聲儀測定有關參數并采集記錄、儲存以供分析使用。通過分析采集的數據對接頭的質量進行判據，得到最終接頭質量檢測的結果。

2.1檢測設備的選用

地下連續墻接頭檢測的工作原理與地下連續墻完整性相同，因此超聲波檢測儀可選用目前常用的聲波檢測儀。

2.2聲測管管材的選擇

聲測管宜選用無縫鋼管，而不宜選用PVC管，雖然PVC管透聲性能很好，但是由于地下連續墻澆筑的混凝土水化熱高，澆筑混凝土時PVC管會膨脹，混凝土初凝過程會收縮，從而使得PVC管與混凝土之間出空隙，聲波在空氣中傳播弱，且速度慢，對檢測的影響很大，極易造成誤判，因此選用鋼管，管徑為2英寸。

2.3相鄰槽段聲測管的埋設要求

在混凝土中，聲場所及的空間內的任何一點都存在著一次聲波（即入射波）及二次聲波（即反射波、折射波和波形轉換后的橫波）。探頭所接收到的信號是一次波和二次波的疊加。因為直接穿越的一次波所走的距離較短，所以先到達接收探頭，其衰減作用與二次聲波相比較弱。二次聲波經過多次反射，所走距離較長，其中部分橫波波速較慢，它到達的時間要比一次波滯后。為了接收較強的疊加信號，因此相鄰聲測管埋管不宜過大，根據超聲波檢測單位的現場經驗，相鄰聲測管埋管間距控制在60～80cm最佳。

2.4諧振頻率范圍的選用

超聲波在混凝土中傳播衰減較大。由于混凝土中存在廣泛的聲學界面，因此，其散射損失是非常明顯的。如果把骨料視為分散在砂漿中的球狀障礙物，超聲波散射功率的大小與頻率的平方成正比。因此，為了使超聲波在混凝土中的傳播距離增大，往往采用比金屬材料探傷所采用的頻率低得多的超聲頻，通常地下連續墻完整性檢測是選用為30～50kHz的低頻波，接頭聲波檢測時，管距越大，頻率宜更低，檢測效果更佳。接頭聲波檢測宜選用的諧振頻率宜為20～30kHz。

2.5拉線的速度控制

聲測檢測時，拉線的快慢直接影響信號成像的效果，從而影響判據。拉線速度過快的容易造成“頻飄”，數據采集接收終端接收的信號容易失真，從而有可能造成誤判；拉線速度慢點拉收的信號穩定，因此連續墻接頭檢測時拉線的速度宜慢不宜快，通常地下連續墻完整線檢測的拉線速度為20～40cm/s，而對于接頭的聲波檢測時，拉線速度宜控制在10～15cm/s。

2.6評據方法的選用

采用超聲波透射法對地下連續墻進行檢測最重要的是對檢測數據進行數據分析和結果判定，其檢測需要分析和處理的聲學參數是聲速、波幅、主頻。而如何應用這些聲學參數進行判定是超聲波透射法測墻的關鍵，其分析判定方法有：聲速判據、PSD判據、波幅判據和主頻判據。PSD判據突出對聲時的變化，對缺陷的敏感度在各種判據法中最為明顯，同時也減小了因聲測管不平行造成的測試誤差對數據分析的影響，所以PSD判據比其他方法具有獨特優勢。

3應用效果

圖1接頭檢測聲速、聲幅、PSD曲線圖

上述地下連續墻接頭檢測技術在廣佛線二期工程某車站施工中應用，共計檢測圍護結構的地下連續墻接頭101個，檢測結果揭示6個接頭存在較為嚴重的質量缺陷。現場接頭檢測的PSD曲線成果圖如1所示。

從圖1看出，在距墻頂1.8～2.0m處PSD曲線出現測點異常，所對應的聲速也異常，明顯低于臨界波速值；11～12.5m處PSD曲線出現測點連續異常，說明該接頭在對應部位存在較為嚴重的缺陷，很有可能是夾泥或是混凝土松散，均有可能危害基坑開挖的安全。

接頭檢測完成后對存在質量缺陷的接頭進行了有針對性的，即只對有缺陷的具體部位進行預加固處理，節省了加固費用。目前該基坑已開挖完成，開挖過程中未出現連續墻接頭漏水、漏砂的現象，基坑開挖順利，確保了施工工期。而與本工程工程地質以及施工工藝相同的兩個標段均出現了接頭漏水、漏砂的情況。

4結論與建議

4.1結論

（1）該項技術首次提出利用超聲波透射法對地下連續墻接頭進行檢測，填補了國內地下連續墻施工完成后進行接頭質量檢測的空白。

（2）根據地下連續墻接頭檢測的特點和目的對聲測的埋管間距、諧振頻率的選用、拉線的速度、判據方法的選用等進行了研究和分析，并制定了接頭超聲波檢測的合理參數，形成了一套較為完善的地下連續墻接頭檢測施工技術。

（3）可快速檢測出地下連續墻接頭的質量，提前進行預加固處理，對接頭的處理由以往的被動處理轉為主動預防，可規避地下連續墻接頭漏水、漏砂的致命風險點，降低了深基坑施工的安全風險。

（4）可準確地檢測出地下連續墻接頭質量缺陷的具體部位，方便采取有針對性的預加固處理，免除了以往對有懷疑的接頭均進行處理加固，可節省施工成本。

4.2建議

眾所周知，對于超聲波的PSD判據受人為的影響因素較大，就地下連續墻接頭質量而言，PSD判據的結果也不一定能完全確定接頭質量缺陷對基坑安全危害的大小，因此本項技術還需通過更多項目的應用來進一步分析和研究。

參考文獻

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