超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應用

韓中驥

【摘要】在工程項目樁基檢測中，超聲波透射法是十分重要的檢測技術。在混凝土樁基結構施工中，裂縫、斷裂、夾泥等病害比較常見，而通過應用超聲波透射法，有利于確定樁基缺陷，為病害處理提供可靠依據。對此，本文首先對超聲波透射法的基本技術內容進行介紹，然后結合實例對超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應用方式以及結果分析要點進行詳細探究，以期為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】樁基;完整性;超聲波透射法

1、引言

樁基是工程項目中比較常見的基礎形式，其中混凝土灌注樁最為常見。樁基為隱蔽工程，施工工序多，施工難度大，并且容易受到地質條件、機械設備、施工技術等因素的影響，導致樁基出現質量問題，樁基完整性會對工程項目建設質量和安全產生較大影響。在樁基檢測中，聲波透射法所得信息全面、豐富，可為樁身缺陷分析提供可靠依據。因此，對超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應用進行深入研究迫在眉睫。

2、超聲波透射法的基本技術內容

在超聲波透射法的實際應用中，通過超聲波即可對物質內部結構進行探測分析，通過對反射波形進行分析，即可確定透射檢測所得結果。當超聲波遇到非均值物質時，波形會發生一定的變化，據此即可判斷物質內部缺陷。在工程項目樁基施工中，對于樁基斷裂、密實度不足、夾泥等質量問題，均可采用超聲波透射法進行檢測和分析。在超聲波透射法的實際應用中，接收探頭裝置以及聲波發射裝置安裝完成后，即可對波速、波幅以及傳輸時長等參數進行測量。

3、樁基完整性檢測中超聲波透射法的應用

3.1聲測管的材料與尺寸

聲測管要求具有足夠的強度，在施工過程中不會發生變形問題，一般可應用金屬波紋管或者塑料管，其中，塑料管與混凝土的溫度系數差異比較大，在混凝土凝結過程中，塑料管與混凝土之間會產生一定的裂隙，進而對測試結果準確性造成不良影響。另外，在混凝土硬化過程中，水化熱反應比較大，同時在鋼筋籠吊裝過程中所產生的作用力也比較大，為了避免聲測管發生變形，應盡量選用金屬波紋管。另外，為了保證換能器能夠上下移動，聲測管的直徑應大于換能器10mm，一般應控制在35～50mm之間。

3.2檢測時間

在樁基施工中，混凝土為主要材料，隨著齡期的延長，混凝土結構強度也會不斷增加，但是容易受到環境因素、氣候因素的影響。為了準確發現樁基混凝土結構病害，避免由于混凝土結構強度較低而影響測試結果，要求在混凝土結構強度達到設計要求的70%以上，并且強度達到15MPa后，再對樁基進行檢測。

3.3檢測方法及儀器設備

混凝土灌注樁聲波透射法檢測的工作原理是：在被測樁內預埋若干根豎向相互平行的聲測管作為檢測通道，將超聲脈沖發射換能器與接收換能器置于聲測管中，管中注滿清水作為耦合劑，由儀器發射換能器發射超聲脈沖，穿過待測的樁體混凝土，并經接收換能器被儀器所接收，判讀出超聲波穿過混凝土的聲時、接收波首波的波幅以及接收波主頻等參數。超聲脈沖信號在混凝土的傳播過程中因發生繞射、折射、多次反射及不同的吸收衰減，使接收信號在混凝土中傳播的時間、振動幅度、波形及主頻等發生變化，這樣接收信號就攜帶了有關傳播介質（即被測樁身混凝土）的密實缺陷情況、完整程度等信息。由儀器的數據處理與判斷分析軟件對接收信號的各種聲參量進行綜合分析，即可對樁身混凝土的完整性、內部缺陷性質、位置以及樁混凝土總體均勻性等級等做出判斷，完成檢測工作。采用武漢巖海公司的RS-ST01D（P）跨孔超聲檢測儀，檢測系統圖如圖1所示。

圖1? ? ? 檢測系統

Ho-樁身第一測點的相對標高（m）

Lp-聲測管外壁間的最小間距：即超聲波測距（m）

Ln-測點間距

檢測聲參數：

聲時T-混凝土測距間聲波傳播時間（μs）

波幅A-接收波首波波幅（db）

檢測數據的處理與判定

3.4檢測數據統計分析參量

3.5樁身完整性及缺陷判據

①聲速判據：用平均聲速減去2倍的標準差作為判斷有無缺陷的臨界值，即

②波幅判據：用接收信號能量的平均值的一半作為判斷有無缺陷的臨界值，即

③K·△T判據：用聲時-高程曲線上相鄰兩測點的斜率K及相鄰兩點聲時值△T的乘積K·△T作為判斷缺陷的判據

根據以上判據，并綜合接收波形的畸變以及主頻漂移等多種因素，分析樁身完整性及缺陷性質。

3.6樁身的完整性分析

根據樁身混凝土的均勻性，是否存在缺陷及缺陷的嚴重程度，將樁身的完整性按四類劃分：

Ⅰ類樁：所有聲測線聲學參數無異常，接受波形正常;存在聲學參數輕微異常，波形輕微畸變的異常聲測線，異常聲測線在任一檢測剖面的任一區段內縱向不連續分布，且在任一深度橫向分布的數量小于檢測部面數量的50%;

Ⅱ類樁：存在聲學參數輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區段內縱向連續分布，或在一個或多個深度橫向分布的數量大于或等于檢測剖面數量的50%;

存在聲學參數明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在任一檢測剖面的任一區段內縱向不連續分布，且在任一深度橫向分布的數量小于檢測剖面數量的50%;

Ⅲ類樁：存在聲學參數明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區段縱向連續分布，但在任一深度橫向分布的數量小于檢測剖面數量的50%;

存在聲學參數明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在任一檢測剖面的任一區段內不連續分布，但在一個或多個深度橫向分布的數量大于或等于檢測剖面數量的50%;

存在聲學參數嚴重異常、波形嚴重畸變或聲速低于低限值的異常聲測線，異常聲測線在任一檢測剖面的任一區段內縱向不連續分布，且在任一深度橫向分布的數量小于檢測剖面數量的50%;

Ⅳ類樁：存在聲學參數明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區段內縱向連續分布，且在一個或多個深度橫向分布的數量大于或等于檢測剖面數量的50%;

存在聲學參數嚴重異常、波形嚴重畸變或聲速低于低限值的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區段內縱向連續分布，或在一個或多個深度橫向分布的數量大于或等于檢測剖面數量的50%。

3.7工程實例概況及檢測結果分析

岳陽華容縣山水蓉園三期9#樓設計層數為18層，框剪結構。工地基礎共有157根人工挖孔灌注樁，樁身混凝土強度等級設計值為C35，樁徑分為900mm、1000mm、1200mm及1400mm四種。混凝土齡期均≥28d。

經采用聲波透射法對岳陽華容縣山水蓉園三期9#樓的10根人工挖孔灌注樁的樁身完整性進行檢測，結果表明：其中，8根為Ⅰ類樁，占所測樁總數的80%;2根為Ⅱ類樁，占所測樁總數的20%。選取其中一根Ⅱ類樁的曲線分析示例，該樁在距樁頂約2.10-2.50m處存在聲學參數明顯異常、波形明顯畸變，如圖2所示。

圖2? ? ? 檢測結果

結語：

綜上所述，本文主要對超聲透射法在樁基完整性檢測中的應用方式進行了詳細探究。樁基施工質量對于整個項目建設質量會產生較大影響，對此，可應用超聲透射法進行檢測，有利于簡化檢測操作，獲得詳細的檢測結果，通過對檢測結果進行收集整理和分析，即可判斷樁基完整性，保證樁基施工效果。

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