超聲波法檢測灌注樁缺陷的探討

文／靳亞青 劉寧

近年來，隨著社會經濟與科學技術的不斷發展進步，建筑行業的飛速發展，從而使得樁基礎被社會大眾所認可，并且得到廣泛應用。因此，超聲波檢測技術也隨之得到推廣，并且針對超聲波檢測技術，我國相關部門還為此制定一系列相關的規章制度，促使超聲波檢測技術在建設工程中得到廣泛應用和普及。在實際工程中，如何實踐規范的超聲檢測技術、如何根據所獲得的信號類別進行缺陷判斷等都需要相關的專業知識，以及豐富的實踐經驗。從而對灌注樁是否存有缺陷做出判定，保證灌注樁的質量，為工程質量驗收工作提供相應的技術參考，以及后續工程檢測工作提供相關經驗。

1、超聲波法檢測技術的原理

對灌注樁進行超聲波檢測工作時，首先要做的工作是在被測灌注樁內事先埋置若干根豎向且彼此之間處于平行狀態的聲測管，利用聲測管作為超聲波法檢測的有利傳播通道，將超聲脈沖發射換能器以及接收換能器合理安置在聲測管的內部之中，然后向聲測管內部注入清水，直至注滿為止，然后打開聲脈沖發射器等相關儀器，讓其發射超聲脈沖，使其穿過待測的灌注樁自身，最后由接收換能器進行接收傳播信號，并且收集信號相關數據，并依據接收信號判讀出超聲波在穿過灌注樁時的聲時值、接收波的波幅等相關的參考數據值。超聲波脈沖信號在灌注樁內部傳播的過程中，因超聲波發生繞射、折射以及不同的吸收縮減，導致接收信號在灌注樁內部傳播的時間、振動幅度以及主頻等發生本質上的變化，從而促使接收信號自身攜帶灌注樁實際缺陷情況、完整程度等相關信息。

超聲波在灌注樁內部進行傳播時，一旦遇到灌注樁質量有缺陷的情況時，比如離析、夾泥等缺陷狀況，聲波將會出現衰減現象，部分超聲波也會繞過灌注樁缺陷進行繼續傳播，從而使得超聲波傳播的時間大大增加，波速相對減少，從而產生慢射的現象，當超聲波遇到有空洞的灌注樁空氣界面時，則會產生反射或者是散射的現象，從而導致波幅減少；由于灌注樁缺陷致使外層混凝土保護層不連續，致使超聲波傳播路徑迂回復雜，引起波形發生畸變。由此可見，超聲波在有缺陷的灌注樁內部進行傳播時，波幅會不斷減小，聲時值加大，以及波形發生畸變。合理利用相關儀器和數據處理軟件以及判斷分析軟件等，對接收信號的各種參數值進行全面綜合的數據分析，就可以對灌注樁自身的完整性、內部是否有缺陷性質以及位置等做出相應的合理判斷，從而完成超聲波檢測工作，保證灌注樁的質量以及安全性。

2、以PSD值和聲時臨界值以及波幅波形綜合判斷

在灌注樁實施超聲波檢測過程中，曾經出現灌注樁在檢測時沒有發現質量問題，可換成另一種檢測方法則顯示灌注樁質量有缺陷的現象。也就是說用低應變動力對灌注樁進行缺陷檢測時，則顯示灌注樁樁身質量完好，并未發現明顯的缺陷，但是使用超聲波法再次對灌注樁進行缺陷檢測時，就發現灌注樁本身內部存在一些輕度的缺陷，很難被察覺發現。造成這一現象的主要原因是因為聲測管之間在埋置時沒有達到平行狀態以及灌注樁樁身均勻性比較差，沒有符合質量標準，造成超聲波傳播過程中的聲時標準差和聲時標準離差系數出現偏差。下面以河南省某大橋的四號墩和二號墩灌注樁進行檢測說明：

（1）當聲測管處于平行狀態情況下，按照河南省交通廳質監站的行業標準要求，某大橋的四號墩和二號墩灌注樁的完整性皆可被評為B類樁。

（2）當聲測管預埋位置沒有達到平行狀態時，造成聲測管無法發平行的原因大部分是灌注樁內部鋼筋發生扭曲，致使聲測管發生位移，甚至位置距離移動比較大，最終導致聲時值出現誤差偏離。同時，由于鉆孔灌注樁自身具有獨特的施工特點，砼的均勻性比較差，最終造成超聲聲時值相對比較離散。但是，PSD值測量方法與其則大不相同，它可以最大化發揮自身的潛力優勢，將非缺陷因素造成的一些誤判現象扼殺在搖籃里。相關人員認為灌注樁的PSD值保持正常的情況下，聲時值則會隨著灌注樁的深度增加而呈現出具有一定規律性的遞減，在超聲波傳播速度正常，波形無明顯畸變的情況下，仍然出現聲時標準離差比較大的現象時，大部分原因可能是由兩根聲測管在埋管施工時沒有達到平行，而且砼的均勻性沒有達到所需的標準要求所造成的結果。由此可見，灌注樁本身的完整性是滿足超聲波檢測工作順利進行的實際需求標準。

3、聲測管應平行并一直埋置至樁底

灌注樁工程在施工作業過程中，為了保證鋼筋籠底部保護層符合施工要求的厚度，相關參與施工人員往往會將鋼筋籠懸掛起來，確保其離灌注樁樁底五厘米左右，而聲測管必須是提前捆綁并且固定在鋼筋籠內部。如果聲測管底部與鋼筋籠底部同時處在同一平面之上，會對鋼筋籠底部以下砼質量檢測工作帶來一定影響，增加工作難度。而鋼筋籠底部以下區域的質量是否符合檢測標準，直接反映灌注樁底部砼質量好壞以及灌注樁樁底沉渣的實際情況。目前，相關部門對灌注樁底部檢測工作以及質量標準中增添了一些新的要求，例如：端承樁樁底沉渣不可以超過5厘米，一旦灌注樁樁底出現5厘米測試的盲區，極有可能導致超聲波法檢測數據結果存在誤差，無法對灌注樁底部的沉渣情況進行有效準確的判定，因此，為了盡可能減少灌注樁的檢測盲區，從而提高超聲波對灌注樁檢測質量結果的精準度，所以要求相關施工單位在聲測管施工過程中，一定要保證聲測管可預埋位置至灌注樁的樁底，并且與之處于平行的狀態。

4、建議用常規對測法檢測、斜側法進行復核驗證

在項目工程超聲波檢測實踐過程中，曾出現采用超聲波常規對測法對某灌注樁進行檢測時，但是并未發現測點的測值和波形出現異常，可是在檢測過后再次采用鉆芯法進行檢測時，卻在該灌注樁距離頂端一米三到一米四的距離范圍內，發現嚴重的離析缺陷現象。對于這種現象，相關工作人員進行實地考察以及結合相關科學技術手段等進行綜合分析得出，灌注樁在這個部位出現離析缺陷的主要原因是這個部位與對測線剛好處于錯開狀態，常規的對測法檢測對其無法進行檢測工作，導致灌注樁出現漏判現象。如果采用常規對測法對灌注樁進行檢測之后，在條件允許的情況下，可以再次采用斜側法對灌注樁檢測結果進行復核驗證，也就是說將發送換能器與接收換能器錯開一定的距離，再次對灌注樁進行檢測實踐工作，獲得所需的斜側線中的測值和波形的相關信息，并依據信息判斷灌注樁是否存在缺陷，如若有缺陷，可結合對測法判斷出灌注樁缺陷的大致位置。

5、結合《動力檢測規程》綜合分析缺陷因素

目前，聲幅作為灌注樁缺陷檢測工作中最敏感的一項聲學參數，通常用分貝值形式來表示。而在工程超聲波檢測實踐的過程中，常常會發現灌注樁本身內部存在一些微小的缺陷，雖然這些缺陷并未對聲時、波速以及強度產生影響，但卻對聲幅產生一定影響，特別是在聲幅值衰減方面表現的最為顯著。在實際施工過程中，比如灌注樁施工作業時，其在水泥攪拌環節尤為重要，特別是水泥在攪拌過程中是否攪拌均勻，達到工程施工要求。如果水泥攪拌不均勻，最終會導致灌注樁自身內部出現一些微小的缺陷，比如細微的裂縫等。基于此，所獲得的聲幅變化常常會超出聲幅臨界值，但若是僅僅因為這一點就判定該灌注樁存在缺陷，會顯得比較牽強，沒有任何的說服力度。因此，在對相關數據進行整理分析時，要將聲時值和聲幅值二者之間有機的結合在一起，之后再進行相關數據分析。如果可以將聲時值和聲幅值進行加權組合，那么就可以形成一個新的參數值，以此來評價砼質量。而這樣的檢測結果相對于兩個獨立的參數值來評價要全面一些。

結束語：

綜上所述，通過對灌注樁超聲波檢測實踐過程中發現，PSD判別法與其他檢測技術大不相同，它本身存在一些其他檢測方法沒有的優勢，而近年來PSD判別法早已成為我國灌注樁質量超聲波法檢測的重要分析方法之一。故而，我國大力提倡灌注樁進行缺陷檢測判斷時，可以將PSD值和聲時值以及波形畸變程度作為主要檢測方法，波幅臨界值作為輔助數據協助其進行綜合分析。另外，在使用常規對測法對灌注樁進行缺陷檢測時，還需要使用斜側法對灌注樁進行復核驗證，以便做出更全面、更準確的判斷，從而保證灌注樁的質量。