淺談超聲波在樁基檢測中的應用

朱宗月

[摘要]樁基，是一個工程的地下結構之一，因為位于地下，所以檢測具有一定的難度，必須使用一些現代化的、專業的儀器和設備才能進行檢測工作。目前，超聲波法是檢測樁基使用頻率最多的方法之一，其檢測準確率較高，應用較為廣泛。本文試對超聲波法的工作原理進行了系統概述，并就其在樁基檢測中的工程中的應用進行了相關研究。

[關鍵詞]超聲波；樁基；檢測；應用

1引言

近些年來，各類超聲波測試技術發展迅猛，作為彈性波測試方法之一，超聲波透射法的發展尤為突出。隨著我國樁基工程的施工技術的不斷成熟和完善，樁基礎在工程中的應用越來越廣泛，超聲波透射法檢測技術也越成熟，在今后的樁基檢測中將會得到更廣泛的應用。

2超聲波檢測技術及方法

聲波透射法檢測混凝土的工作原理是經發射換能器向諸如混凝土的固體介質發射超聲波，超聲波在混凝土中的傳播過程中經過物理特性調制，再經接收換能器接收超聲波，聲波儀接受到超聲波信號，再經過分析研究，來確定混凝土內部缺陷的位置、大小和性質。混凝土是一種多相非均勻的復雜的多孔結構，其內部有許多不同聲阻抗的聲學界面，超聲波在混凝土中的傳播過程中會出現眾多復雜的聲學現象，比如反射、折射、散射、波形發生畸變或多種現象雜揉在一起。用聲波透射法檢測混凝土質量情況時，通過觀察和分析超聲儀器中的聲學參數：聲速、波幅、頻率等，來判斷混凝土的質量情況。

現場檢測示意圖

（1）將各聲測管內注滿清水，發射與接收聲波換能器通過深度標志分別置于兩根聲測管中，如圖1所示。

（2）平測時，聲波發射與接收聲波換能器始終保持相同深度，斜測時，聲波發射與接收換能器始終保持固定高差，且兩個換能器中點連接的水平夾角不應大于30°。

（3）聲波發射與接收換能器從樁底向上同步提升，聲測線間距不應大于100mm；提升過程中，應校核換能器的深度和校正換能器的高差，并確保測試波形的穩定性，提升速度不宜大于0.5m/s。

（4）通過發出和接收聲波信號，可以檢測出兩跨孔間介質的聲時參數，當發現讀數異常時，加密測點間距進行詳測。聲測管編號以正北方向順時針開始第一根管為A，如圖2所示。

3工程實例分析

某試驗段主要工程量：路基開挖土方161.1萬方，填筑土方235萬方；防護工程3.54萬方，排水工程2.09萬方；互通式立交2處，特大橋2117m/3座，大橋1288.5m/6座，中橋479m/6座，天橋522m/6座，橋式通道175m/7道，蓋板暗涵13道，通道涵18道。

本工作任務主要是試樁9#樁：設計樁徑：2.5m：設計樁長：76m進行超聲波檢測，綜合利用聲速判斷法、CT成像、鉆芯取樣分別確定樁體完整性、缺陷發生位置及質量類別。

3.1超聲波檢測

3.2超聲波CT成像

圖4中上部5米，由于部分聲測管水量減少，導致樁頭數據異常。在20米附件有部分小缺陷殘留，由于缺陷較小，樁直徑大，跨距大。此類小缺陷，在聲測波形中表現并不明顯。

從圖5CT成像圖可以看出，在34米附近整樁有明顯的聲速變化。在40-50m處無明顯異常。

從圖6CT成像圖可以看出，50-60m間和60-76m間樁基無明顯異常。

3.3鉆芯檢測

3.4波形、芯樣對比分析說明

（1）超聲波、超聲波CT成像集中表現，在34米附件有層狀缺陷（靠近34面較輕微）。同時對比取芯芯樣，在34米附件完整。分析說明：大直徑灌注樁，取芯芯樣并不一定可以完全代表樁身內部的情況，受取芯數量的影響。最終判斷此樁在33.8m～34.2m缺陷嚴重。后分析原因，造成這個情況是由于施工方在施工過程中，清孔不徹底，沉渣過厚，在灌注到此深度時未能連續，長時間停頓造成。

（2）通過對在2、3號管之間的鉆芯孔的芯樣的觀察，在21m～23m之間樁身存在嚴重離析。對比發現，傳統的超聲波檢測波形，在此處并未發現明顯變化。然而通過運用超聲波CT對整樁的成像分析，我們可以發現，在次深度樁身確實有部分異常區域，但也只是局部缺陷。對樁身整體使用影響有限。分析說明：基于超聲波的原理，隨著樁身直徑、跨距的增大，超聲波波形，對局部小缺陷的反應靈敏度下降，所以在傳圖超聲波波形上，沒有明顯異常。針對在21m-23m之間樁身存在嚴重離析情況，通過現場對施工技術人員和監理人員提供的信息分析，該部位應該存在裂隙，導致混凝土漿液流失，造成混凝土離析。

4結論

該試驗樁9#為Ⅲ類樁，樁身在33.4m-34.2m范圍內有缺陷。

5意見及建議

在后期的施工過程中應注意以下幾點。

（1）加大對成孔質量的把控，關注孔徑及傾斜度是否合格。

（2）加強成孔護壁厚度，確保不踏孔。

（3）聲測管在鋼筋籠上的固定要好，控制聲測管接縫處的質量，規范操作。

（4）在施工過程中，尤其是大直徑樁，可根據實際情況，靈活調節灌注混凝土速度，從而保證灌注的連續性。