淺談聲波透射法在公路橋梁工程基樁完整性檢測中應注意的幾個問題

鄭文南

漳州市交通建設工程質量檢測中心（363000）

淺談聲波透射法在公路橋梁工程基樁完整性檢測中應注意的幾個問題

鄭文南

漳州市交通建設工程質量檢測中心（363000）

通過多年的聲波透射法檢測公路橋梁基樁完整性實踐，結合相關規范，淺談用聲波透射法檢測公路橋梁基樁時應注意的幾個問題，供同行參考。

聲波透射法;基樁檢測;注意事項

近年來，在公路橋梁建設過程中大量使用了樁基礎。基樁是橋梁的基礎性工程，其安全性、可靠性和耐久性直接關系到橋梁的整體安全。基樁樁身完整性作為基樁質量檢測的重要內容之一，其重要性不言而喻。基樁屬隱蔽性工程，受地質條件及施工水平影響較大，這就造成了基樁施工質量的不穩定，因此開展基樁完整性檢測就顯得尤為重要。

目前，我國公路橋梁基樁完整性主要檢測方法有低應變反射波法、超聲波法（透射法、折射法）、取芯法。其中超聲波法以其無損、快捷、信號直觀、不受樁長影響、對缺陷判定準確度較高而得到了廣泛的運用。福建省交通質監部門就明確規定，在水中施工、施工環境相對較復雜的基樁，樁長超過30 m的基樁，樁徑不小于2 m的基樁，長徑比不大于5 m的基樁，均需預埋聲測管，以便于開展聲波透射法檢測。

1 聲波透射法基本原理

聲波透射法是根據聲參量的變化對混凝土樁身缺陷范圍、類型、程度進行定性判斷，并對樁身完整性進行綜合評價的一種檢測方法。其基本原理是：是通過采集聲速、波幅、頻率和波形這四個聲學參數作為判斷依據；聲速與混凝土強度、密實性具有正相關性，缺陷部位測得的聲速比正常部位要小；波幅是表征聲波能量經過樁身混凝土后衰減程度的指標之一，當樁身出現混凝土離析、空洞、夾泥等缺陷時，聲波波幅出現明顯下降；聲波頻率降低的程度取決于聲波脈沖在混凝土傳播中的衰減程度，而缺陷越大，聲波衰減程度越嚴重。聲波透射法主要是根據這個四個聲學參數進行綜合判定，并結合實踐中總結出的常見缺陷類型與聲學參數變化相對應的規律，對樁身完整性進行綜合分析[1]。

2 聲波透射法工程實測中應注意的幾個問題

2.1 對被檢基樁相關信息的全面收集

全面的信息收集有助于后期對所采集的檢測數據高效率及準確的判斷。首次進場前應收集被測公路橋梁工程的相關資料：橋梁地勘資料（地質剖面圖）、施工設計資料（地點、結構類型、橋長等）、基樁設計信息（平面位置、基樁類型、樁頂樁底標高、樁長、聲測管布置等）。每次檢測前要求委托方提供的基樁檢測委托明細表，明細表至少應包含以下內容：現場檢測平面圖、待檢樁的樁號、基樁類型、樁徑、施工樁長、成樁日期、檢測時樁頂標高、施工樁底標高、充盈系數等。取得經相關方確認簽字的待測基樁設計資料、基樁施工的成孔地質柱狀圖、終孔后灌注混凝土檢查表、成孔現場檢驗報告單、基樁施工的混凝土灌注記錄表、樁位分布平面布置圖、施工中異常情況說明等。在實際檢測過程中，由于施工隊伍質量參差不齊,有時會出現樁頭鑿除不到位、浮籠、堵管等原因引起的實測樁長與施工方所報樁長不符的情況。另外在施工中出現的各種異常現象，如混凝土澆筑卡管、導管拔出混凝土面、澆筑時間過長、充盈系數超出正常范圍等，在施工記錄中沒有如實體現，這時檢測人員就應根據檢測結果與現場技術管理人員做好充分的溝通工作，便于準確查找原因和定性質量問題。

2.2 核對基樁齡期能否滿足規范要求

根據現行規范要求，待檢樁混凝土強度不得低于設計混凝土強度的70%，且不低于15 MPa或齡期不少于14 d。從工程建設實際情況看，有些基樁會因施工進度問題提前進行檢測。基樁檢測齡期最短需7 d，聲測波形和波速才較為正常，最長的達到28 d，檢測效果才較為理想。因此檢測人員應考慮現場實際情況及采集到的聲學參數進行綜合判定。

2.3 聲測管的問題

在實際檢測過程中，聲測管的質量、埋設數量、位置及偏向性對檢測精度有重要影響。

聲測管的基本要求：聲測管數量應依規范及設計要求埋設，埋設時應沿鋼筋籠內側對稱布置，澆筑時應確保混凝土與聲測管耦合緊密，并埋設至樁底。聲測管應選用透聲率較大、強度較高、便于安裝的金屬管，內徑比徑向換能器外徑大，管的連接采用螺紋連接，管底封閉，管口加蓋，管內壁平整并灌滿清水，管口高出樁頂面30 cm以上。按檢測工作需要對聲測管進行編號，便于復檢、驗證檢測及對樁身缺陷的處理[2]。

當聲測管出現下列情況無法采用聲波透射法對基樁整樁進行完整性評定，應根據檢測目的和任務選用或結合別的檢測方法進行綜合判定。

1）聲測管未沿樁身通長配置

筆者曾經檢測過一批樁，樁長30 m，由于設計失誤，在樁底3 m長的素混凝土段設計圖紙未布置聲測管。為了確保基樁檢測質量，經與相關方討論，對所有基樁采用低應變反射波法檢測，部分基樁抽樣取芯驗證，通過對三種檢測方法的檢測數據相互參照比對和綜合分析，有效判定了基樁質量。

2）因聲測管堵塞或損壞導致無法取得完整檢測數據

一般情況下補充取芯，同時將取芯孔作為聲測孔進行檢測。若只是單根聲測管樁底部分堵塞，可視堵塞程度結合低應變反射波法檢測綜合判定。

3）聲測管埋設數量過少，達不到規范要求的

此時只能取芯，并將取芯孔作為聲測孔。用取芯孔作為聲測孔使用時存在成本過高、影響工期、聲測信號有時不穩定等因素，所以施工方保證聲測管暢通就顯得尤為重要。

因聲測管捆綁不牢固導致聲測管偏離原有位置，造成聲速管實際間距比樁頂部測量間距大或小，致使聲速值數據沿深度方向有規律地偏低或偏高時，其信號一般具有如下特征：波形正常，與非偏離段相比，幅值衰減不明顯，PSD值正常。在分析此類異常信號時，不僅要分析聲速、波幅、波形，重點應結合PSD判距進行分析判斷，同時可結合其他有效的檢測方法進行驗證。例如，漳州南聯絡線南靖至龍海高速公路項目A2九湖分離基樁右29-4，設計樁基類型為摩擦樁,樁徑1.5 m，按設計要求預埋3根聲測管，檢測樁長33.81 m，巖層描述自上而下為新近人工填土、粉質黏土、粗砂、礫砂、黏性土、砂質黏性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖，已成樁超過14 d，采用聲波透射法檢測（如圖1所示）。可見其在多個檢測剖面多個位置聲速變化較大，但PSD值曲線、波幅曲線近似直線。經用低應變反射波法驗證（如圖2所示），其樁端反射明顯，混凝土波速處正常范圍，樁身未出現缺陷反射波，振幅譜線分布正常，結合兩者綜合判定樁身完整性為Ⅰ類樁。

圖1 采用聲波透射法檢測

圖2 低應變反射波法驗證

2.4 局限性問題

規范列舉的各種樁基檢測技術各有其優缺點和局限性。就聲波透射法而言，其只能檢測聲測管范圍內的混凝土質量，對聲測管范圍以外的混凝土，橫向裂縫或深度范圍小的層狀缺陷、樁端情況無法判定。因此實際檢測過程中不能全面評判基樁完整性時，應采用多種檢測方法組合進行檢測。例如，對于非摩擦樁，應輔助低應變反射波法檢測樁端情況。例如，某工程國道319線漳州段改線工程角美互通主線橋原4-3號基樁，設計樁基類型為嵌巖樁,按設計要求預埋3根聲測管，樁徑1.5 m，檢測樁長20.63 m，巖層描述自上而下為素填土、黏土、強風化花崗巖、中風化花崗巖，已成樁超過28 d，采用聲波透射法檢測時各檢測剖面的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常，樁身完整性可判定為Ⅰ類樁（如圖3所示）。因其設計為嵌巖樁，輔以低應變反射波法檢測樁端情況，經檢測（如圖4所示）波速為3 800 m/s,處正常范圍，波形平滑完整，樁端呈同向反射，與設計不符。后經取芯驗證，自樁以下0.6 m為砂土狀強風化花崗巖，0.6～1.4 m為中風化花崗巖。

圖3 樁身完整性可判定為Ⅰ類樁

圖4 低應變反射波法檢測樁端情況

3 結語

運用聲波透射法對基樁完整性進行檢測過程中,全面的信息收集、先進的檢測儀器設備、正確的操作方法，豐富的工作經驗、嚴謹的工作態度是檢測成功的重要保證。缺陷多種多樣，缺陷的產生與很多因素有關，如何正確判斷缺陷的位置、類型、程度是檢測人員不斷研究的課題。

[1]JTG/T F81-01-2004公路工程基樁動測技術規程[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JGJ106-2014建筑基樁檢測技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2014.