利用超聲波檢測(cè)技術(shù)分析樁基質(zhì)量缺陷及防治措施

車言飛

（煙臺(tái)市建工檢測(cè)服務(wù)中心　山東　煙臺(tái)　264003）

利用超聲波檢測(cè)技術(shù)分析樁基質(zhì)量缺陷及防治措施

車言飛

（煙臺(tái)市建工檢測(cè)服務(wù)中心山東煙臺(tái)264003）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，住宅及其他商用建筑逐漸向高層及超高層轉(zhuǎn)變，由于上部荷載的大幅提升，樁基工程的尺寸及強(qiáng)度也有了很大改變。作為建筑隱蔽工程的重要組成部分，樁基礎(chǔ)工程的影響因素眾多，其施工質(zhì)量問題也多種多樣，通過(guò)常規(guī)檢測(cè)方法往往難以準(zhǔn)確判斷樁體缺陷類型及發(fā)生位置。目前，樁基工程的檢測(cè)方法眾多，其中超聲波探傷方法作為當(dāng)前應(yīng)用較廣的檢測(cè)方法，在樁基檢測(cè)方面有著舉足輕重的作用。

超聲波；檢測(cè)技術(shù)；樁基質(zhì)量；缺陷；防治措施

1　超聲波檢測(cè)技術(shù)理論基礎(chǔ)

1.1超聲波檢測(cè)理論

由超聲脈沖發(fā)射源在混凝土樁內(nèi)一側(cè)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并在另一側(cè)布置高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土樁內(nèi)傳播過(guò)程中表現(xiàn)出的波動(dòng)特征；當(dāng)混凝土樁內(nèi)存在混凝土不密實(shí)的情況時(shí)，這些缺陷面會(huì)被視作波阻抗界面。當(dāng)發(fā)射出的聲波到達(dá)這些波阻抗界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生透射波和反射波，使得另一側(cè)接收到的聲波能量（透射）明顯小于原始能量；當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)材料存在松散、蜂窩、孔洞等樁體嚴(yán)重缺陷時(shí)，入射波將發(fā)生散射和繞射現(xiàn)象。綜合分析聲波的傳播時(shí)間和傳播過(guò)程中的能量衰減特征、傳播頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得混凝土樁的密實(shí)度參數(shù)。通過(guò)測(cè)試樁體不同截面、各高度對(duì)應(yīng)的超聲波變化參數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件分析就能判別樁體內(nèi)部缺陷的類型、嚴(yán)重程度及空間位置，并對(duì)樁基整體均質(zhì)性和完整性作出準(zhǔn)確的判斷和評(píng)價(jià)。

1.2樁體質(zhì)量判別方法

樁基礎(chǔ)采用的混凝土材料是由多種材料組成的多相非均質(zhì)多孔材料，其成樁質(zhì)量受到多個(gè)影響因素的耦合作用，故在進(jìn)行樁體超聲波無(wú)損檢測(cè)后，需要通過(guò)多個(gè)方面對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，具體分析方法歸納為如下三類：

（1）聲速判斷法。超聲波傳播速度不僅與樁體本身彈性模量等性質(zhì)有關(guān)，也與樁體內(nèi)部混凝土的結(jié)構(gòu)等參數(shù)有關(guān)。波速作為判斷樁體質(zhì)量的主要決定因素，如果在樁身的某深度處波速變化幅度較大且低于利用概率法計(jì)算出的波速臨界值，可以大致判定該處樁體對(duì)應(yīng)的混凝土材料密實(shí)度不夠，施工過(guò)程中的灌注混凝土環(huán)節(jié)存在問題。

（2）PSD判別法。鑒于鉆孔樁中混凝土均勻性往往較差及聲測(cè)管不是完全平行，導(dǎo)致超聲波聲時(shí)值往往產(chǎn)生偏離。為了消除樁體非缺陷因素對(duì)分析過(guò)程的影響，采用聲時(shí)—深度曲線進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算，即PSD法。PSD法基本上不受樁體非缺陷因素影響，卻能準(zhǔn)確反映類似蜂窩等導(dǎo)致樁體發(fā)生界面變化帶來(lái)的顯著缺陷。其判斷依據(jù)如式（1）所示：

式中：Ti+1、Ti為相鄰兩測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值；Ti+1、Ti為相鄰兩測(cè)點(diǎn)的深度。

由上式可知，當(dāng)i+1點(diǎn)存在缺陷，但i點(diǎn)無(wú)缺陷時(shí)，PSD計(jì)算值會(huì)產(chǎn)生變化。

（3）波幅判斷法。接收波波幅通常指首波波幅，波幅值的大小直接反映了超聲波在混凝土內(nèi)部傳播過(guò)程中產(chǎn)生衰減的情況，因?yàn)椴ǚ兓瘜?duì)缺陷十分敏感，故可以將其認(rèn)為是判斷混凝土質(zhì)量的另一個(gè)重要參數(shù)。通常將接收聲波能量小于其平均能量的一半認(rèn)定為樁體測(cè)點(diǎn)處混凝土質(zhì)量異常的判別界限。對(duì)于樁身的任意一個(gè)檢測(cè)剖面來(lái)說(shuō)，如果樁身混凝土完整，那么各檢測(cè)點(diǎn)處得到的波形規(guī)則，聲時(shí)曲線基本呈直線且無(wú)明顯折點(diǎn)，波幅也無(wú)明顯衰減。如果樁身某深度位置處的混凝土存在蜂窩，局部夾泥等質(zhì)量缺陷時(shí)，波幅相應(yīng)存在衰減現(xiàn)象。面對(duì)局部夾層和斷樁等嚴(yán)重缺陷情況，超聲波檢測(cè)得到的聲時(shí)值增加明顯，波幅衰減明顯，波形也不規(guī)則。

2　超聲透射檢測(cè)技術(shù)在樁基質(zhì)量檢測(cè)方面的缺陷及處理措施

2.1超聲波透射技術(shù)分析

在工程施工和樁基檢測(cè)中，應(yīng)用超聲波透射對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，在具體工程應(yīng)用中其優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)也較為明顯。在檢測(cè)中，能對(duì)樁基樁身存在的施工缺陷及相應(yīng)的位置做出準(zhǔn)確的判斷，并能鑒別出樁身的完整性分類，這也是其他檢測(cè)技術(shù)不能有效實(shí)現(xiàn)的。此外，其檢測(cè)的細(xì)致性較高，并且能擺脫樁基長(zhǎng)度及直徑比例的影響，這對(duì)其測(cè)量的客觀真實(shí)性有很大的幫助。

但是其技術(shù)缺陷也對(duì)整個(gè)檢測(cè)及時(shí)的落實(shí)帶來(lái)了很大的問題。其主要缺陷表現(xiàn)為檢測(cè)需要對(duì)預(yù)埋聲測(cè)管，并且聲測(cè)管的預(yù)埋位置對(duì)整個(gè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有很大程度的影響，但是預(yù)埋聲測(cè)管施工是一項(xiàng)較為負(fù)責(zé)的工程，這在一定程度上也加大了整體施工的難度，同時(shí)需要對(duì)缺陷的具體位置做出判斷，在無(wú)形中增加了監(jiān)測(cè)工程的成本費(fèi)用；此外，還存在無(wú)法對(duì)缺陷做出定量分析的問題，雖然超聲波檢測(cè)技術(shù)在理論研究中對(duì)工程施工具有很大的作用，但是實(shí)際操作中，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)要求較高，與其他技術(shù)的關(guān)聯(lián)性較大，操作性較差；最后，超聲波透射技術(shù)的應(yīng)用還需要借助電腦等儀器設(shè)備的輔助作用，具體施工中需要借助多種設(shè)備來(lái)完成，對(duì)工程建設(shè)本身來(lái)說(shuō)就是一種挑戰(zhàn)。

2.2缺陷的處理技術(shù)

（1）缺陷處理的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。針對(duì)樁基缺陷具有隱蔽性的特點(diǎn)，而樁基的質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程建設(shè)又具有重要的意義，在此種背景下，需要通過(guò)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用處理，來(lái)為實(shí)際樁基質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理，為質(zhì)量檢測(cè)等提供科學(xué)合理的依據(jù)，以便更好地處理事故。

（2）超聲波聲速測(cè)試實(shí)驗(yàn)與模擬缺陷截面。超聲波檢測(cè)在具體工程檢測(cè)應(yīng)用中，對(duì)樁基的質(zhì)量有重要意義，也是檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵。需要在模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)超聲波的進(jìn)行檢測(cè)，并保留相關(guān)的數(shù)據(jù)理論，再結(jié)合具體的施工要求，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以便在具體操作中有科學(xué)的參考依據(jù)。

2.3具體缺陷處理操作

（1）注漿施工。注漿施工是處理樁基質(zhì)量缺陷的基礎(chǔ)，根據(jù)缺陷存在的位置，對(duì)漿液的配置比例和漿液的質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格審查，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的要求后，進(jìn)行注漿作業(yè)，在完成注漿作業(yè)后，用合格的混凝土來(lái)替換缺陷部位的水泥漿，或者是砂漿，直到水泥漿灌滿整個(gè)基柱為止，完成所有的施工步驟后，對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，在注漿工作完成半個(gè)月之后，用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)工程采用抽樣檢測(cè)的方法，檢查新注入的漿液是否與老混凝土完全凝固，并對(duì)相應(yīng)的工程強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

（2）超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)注漿法的檢測(cè)。為保證注漿質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求，可應(yīng)用超聲波投射技術(shù)對(duì)其施工的全過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)。在注漿前、施工過(guò)程及注漿完成后各施工點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，了解缺陷及異常問題的存在，并檢測(cè)其施工是否與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

（3）加強(qiáng)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的監(jiān)控。樁基工程在項(xiàng)目施工中起著基礎(chǔ)性作用，對(duì)其質(zhì)量問題不容忽視，目前，在其質(zhì)量檢測(cè)手段的應(yīng)用中，很多檢測(cè)方法自身均存在不足，這也對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來(lái)影響，造成工程質(zhì)量的不確定性。要保證樁基質(zhì)量的可靠性，必須加強(qiáng)對(duì)整個(gè)樁基施工過(guò)程的檢測(cè)。①在施工前，對(duì)地質(zhì)條件等做細(xì)致了解，對(duì)各種施工設(shè)備及材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格審查，如混凝土的質(zhì)量問題、超聲儀器設(shè)備的性能等進(jìn)行檢測(cè)；②加強(qiáng)對(duì)工程施工過(guò)程的監(jiān)控，保證整個(gè)施工嚴(yán)格按照正常的施工流程，對(duì)施工工藝和方法進(jìn)行有效探究，保證整個(gè)操作過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性；③施工完畢后要對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行審核，尤其是做好缺陷的補(bǔ)救工作，并在工程投入使用后持續(xù)對(duì)工程進(jìn)行觀察，保證其安全性。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)隨著工程建設(shè)的大力發(fā)展，樁基工程也越來(lái)越普遍，同時(shí)，社會(huì)的發(fā)展對(duì)工程等質(zhì)量也有了更高的要求。樁基質(zhì)量受到多方面因素的影響，對(duì)其質(zhì)量評(píng)估也存在一定的問題。利用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，在應(yīng)用中得到了較大的發(fā)展，但是仍然存在一定局限性，需要在未來(lái)應(yīng)用中加以改進(jìn)和完善，以便提高建筑施工的整體質(zhì)量。

[1]潘鳳文.關(guān)于橋梁樁基檢測(cè)及質(zhì)量評(píng)定的探討[J].黑龍江交通科技，2011，211（9）：173.

[2]韓雨，楊偉.聲波透射法在橋梁樁基檢測(cè)中的案例分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（7）：1617～1619.

TU753.3

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1673-0038（2015）27-0141-02

2015-6-20