王 磊

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在橋梁、道路工程中應(yīng)用比較廣泛，它的施工工藝及技術(shù)發(fā)展也比較成熟，具有承載力大、穩(wěn)定性好、沉降量小、受施工水位或地下水位高低的影響較小等優(yōu)點(diǎn)。但因其屬隱蔽工程，質(zhì)量控制難度大，成樁質(zhì)量受施工工藝、地質(zhì)條件等因素影響較大，不可避免地容易出現(xiàn)諸如縮徑、夾泥、孔洞、離析甚至斷樁的各種形態(tài)缺陷。因此，成樁后的質(zhì)量檢測尤為重要。目前，鉆孔灌注樁成樁后的質(zhì)量檢測規(guī)范有低應(yīng)變檢測、高應(yīng)變檢測、靜載荷試驗(yàn)以及超聲波檢測等，其中前三者在工程實(shí)踐中已有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并為工程技術(shù)人員所熟知，筆者基于有關(guān)規(guī)定和平時從事鉆孔灌注樁的超聲波檢測過程中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，作如下介紹。

一、鉆孔灌注樁超聲波檢測簡介

根據(jù)規(guī)范與樁直徑要求，在鉆孔灌注樁中預(yù)埋若干要互相平行的超聲波檢測導(dǎo)管。檢測前先將導(dǎo)管注滿清水，再將發(fā)射探頭和接收探頭分別放入兩根導(dǎo)管底端，發(fā)射探頭和接收探頭在同一高度，超聲波檢測儀產(chǎn)生重復(fù)的電脈沖來激勵發(fā)射探頭（發(fā)射換能器），發(fā)射探頭將電脈沖能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動能量，接收探頭將機(jī)械振動能量轉(zhuǎn)化為電振動能量。發(fā)射探頭發(fā)出的超聲波經(jīng)耦合而進(jìn)入混凝土，在混凝土中傳播后為接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號傳送至接收儀，經(jīng)過放大后顯示在波屏上，可以測讀傳播聲時和首波波幅，根據(jù)兩根導(dǎo)管的距離可計算出混凝土的聲速，進(jìn)而得到聲速及波幅與樁身深度的關(guān)系曲線，通過曲線可以判斷樁身混凝土均勻性、缺陷部位及缺陷性質(zhì)。

二、測前準(zhǔn)備工作

1.對聲測管管材的要求

目前常用的聲測管有鋼管、鋼質(zhì)波紋管、塑料管三種。鋼管的優(yōu)點(diǎn)是便于安裝、剛度大，埋置后可基本保持其平行度和平直度等，目前許多大直徑灌注樁均采用這種材料，但價格較貴。鋼質(zhì)波紋管具有管壁薄、鋼材省和抗?jié)B、耐壓、強(qiáng)度高、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)。但因柔性較大，安裝時需注意保持其軸線的平行。塑料管的聲阻抗率較低，具有較大的聲透率，但因塑料的熱膨脹系數(shù)與混凝土相差懸殊，混凝土凝結(jié)后塑料管因溫度下降而產(chǎn)生徑向和縱向收縮，有可能使之與混凝土局部脫開而造成空氣或水的夾縫，在聲路徑上會增加更多反射強(qiáng)烈的界面，容易造成誤判。因此通常用于較小的灌注樁。

2.聲測管的埋設(shè)要求

埋設(shè)時需保證各聲測管之間互相平行，探頭能在管內(nèi)順利暢通的提升或下降，埋設(shè)根數(shù)根據(jù)設(shè)計及有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。當(dāng)樁徑不大于0.8m時，埋設(shè)2根管，樁徑在0.8～2.0m時，應(yīng)不少于3根管，樁徑大于2.0m應(yīng)不少于4根。另外，由于聲場沒有覆蓋樁心，在中心位置形成一個盲區(qū)，測試結(jié)果有時不能真正反映樁身實(shí)際質(zhì)量。

3.聲測管的綁扎與埋設(shè)

（1）聲測管一般用焊接或綁扎的方式固定在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，成孔后，灌注混凝土之前隨鋼筋籠一起放置于樁孔中，聲測管應(yīng)一直埋到樁底，如果受檢樁不是通常配筋，則在無鋼筋籠處的聲測管間設(shè)加強(qiáng)箍，以保證聲測管的平行度。如果聲測管管壁薄，均采用焊接固定的方法，在焊接時容易導(dǎo)致聲測管焊透，管內(nèi)出現(xiàn)凸起，換能器要么放不到底，要么往下放時不能憑借重力落下去，建議每隔3m粗鉛絲綁扎一道，只在管口接頭處與主筋進(jìn)行焊接。

（2）聲測管內(nèi)徑以50～60mm為宜，導(dǎo)管底部應(yīng)用鋼板或套管封住，上端加蓋，管內(nèi)無異物，管口應(yīng)高出樁頂10mm以上，且各聲測管管口高度宜一致。

（3）一個標(biāo)段內(nèi)聲測管采用同種材料統(tǒng)一型號的鋼管，便于扣除零聲時誤差。

聲測管的連接和埋設(shè)質(zhì)量是保證現(xiàn)場檢測工作順利進(jìn)行的關(guān)鍵，也是決定檢測數(shù)據(jù)的可靠性及試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)引起高度重視。樁身內(nèi)部混凝土波速均以該距離除以兩管間的聲時得出，如果樁身內(nèi)部某一段聲測管向樁身內(nèi)部彎曲，其波速就會偏大，反之則偏小，兩種情況統(tǒng)計的均勻性均會導(dǎo)致其等級偏差。

4.聲測管布置

對于樁直徑為800mm的鉆孔灌注樁，兩根聲測管最好沿直徑方向布置，因?yàn)樵跐不炷習(xí)r，混凝土沿導(dǎo)管均勻向四周流淌，導(dǎo)管與樁從理論上講是兩個同心圓的關(guān)系，那么在任一直徑上所測混凝土質(zhì)量基本可以代表該截面混凝土的質(zhì)量。在實(shí)際測試中，通過聲測對某一段有缺陷的混凝土樁再用低應(yīng)變測試，二者確實(shí)互相印證，說明通過聲測基本可以判定樁身混凝土的某些缺陷。

5.破樁頭后聲測管的保護(hù)

一般來說，受檢樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%且不小于15MPa時方可進(jìn)行測試。其步驟為：先進(jìn)行基坑開挖，再破樁頭，澆墊層，墊層干后可以進(jìn)行檢測。破樁頭時聲測管必須細(xì)心保護(hù)，如果風(fēng)鎬將聲測管鉆破，里面凸起，切割聲測管后不用任何東西堵住管口導(dǎo)致破碎的混凝土掉進(jìn)聲測管內(nèi)，都會使探頭不能順利放到管底。所以施工人員在破除樁頭時要特別小心，并采取相應(yīng)措施。

三、檢測工作的準(zhǔn)備

1.檢測人員的要求

檢測人員上崗前必須進(jìn)行培訓(xùn)，理解檢測規(guī)范，熟悉使用儀器，了解鉆孔灌注樁的制樁過程，遵守檢測紀(jì)律。如遇到樁身缺陷情況應(yīng)及時向單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、甲方、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位匯報，并采取進(jìn)一步的檢測措施以查明缺陷程度，供有關(guān)單位參考。

2.檢測儀器

檢測儀器一般由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一對換能器（發(fā)射與接收，接收換能器應(yīng)附帶放大器）組成。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，智能型數(shù)字聲波儀逐漸走向成熟，可實(shí)時、動態(tài)顯示波形，具有自動判讀及數(shù)據(jù)信息處理功能，大大提高了現(xiàn)場工作效率。

換能器一般比較成熟可靠。但是購買后必須進(jìn)行率定，波形清楚、聲時準(zhǔn)確方可投入使用。在檢測過程中，除了考慮換能器的精度要求外，還要根據(jù)測距大小和混凝土質(zhì)量的好壞來選擇合適頻率的換能器。低頻聲波衰減慢，在介質(zhì)中傳播遠(yuǎn)，但對缺陷的敏感性和分辨力低；高頻聲波衰減快，在介質(zhì)中傳播距離短，但對缺陷的敏感性和分辨力高。一般在保證具有一定接收信號幅度的前提下，盡量使用較高頻率的換能器，以提高聲波對小缺陷的敏感性。

四、檢測工作

1.檢測前儀器的準(zhǔn)備

檢測儀器連同換能器必須每年送有關(guān)法定計量單位進(jìn)行鑒定，鑒定合格后方可使用。

鑒定后需確定系統(tǒng)的零聲時。確定方法有兩種，一是按規(guī)范進(jìn)行公式計算，二是進(jìn)行現(xiàn)場率定。前者在此不予詳述，后者予以粗略介紹?？扇‖F(xiàn)場切割下來的兩根聲測管，注滿清水緊靠在一起置于水池中，按正常檢測程序測量聲時，測3個數(shù)據(jù)取平均值作為零聲時。這種方法的好處是將儀器本身的系統(tǒng)誤差（廠方給定）包括在內(nèi)，一個工程標(biāo)段如果聲測管是同一型號的則不用更改。

檢測前施工單位需將聲測管管口焊割齊平，兩管管口基本等高，大約在破除好的樁頂之上10cm。管口焊渣清理干凈，灌滿清水，聲波檢測儀可使用內(nèi)置電源，也可以使用交流電源，但要保證交流電穩(wěn)定以免儀器受損。

2.現(xiàn)場檢測工作

現(xiàn)場工作由兩部分組成，一是檢測數(shù)據(jù)的采集，二是換能器的升降（俗稱拉繩），二者配合進(jìn)行。

先用直尺量測兩根聲測管的外徑距離（靠樁中心一側(cè)），精確至厘米，報給數(shù)據(jù)采集人員，輸入檢測參數(shù)“測距”。正式檢測前，用假探頭（檢測用探頭直徑，重量大致相同）試放，檢查換能器能否在聲測管內(nèi)自由升降，確信聲測管暢通后方可正式檢測。

發(fā)射、接收換能器通過放大器與聲波檢測儀連接好，打開儀器電源開關(guān)，設(shè)置參數(shù)后開始測試，先將兩換能器放至聲測管底部，將采集狀態(tài)置于“采樣”，示意拉線人員拉起換能器，以便及時觀測動態(tài)的波形變化，直至一根樁檢測結(jié)束。測完后，分析查看是否有異常測點(diǎn)（如波速、波幅過低），若有應(yīng)進(jìn)行復(fù)測。

3.檢測后數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)場工作完成后，應(yīng)將圖形打印出來，并將數(shù)據(jù)傳輸至電腦保存，檢測結(jié)果通過簡報形式報給有關(guān)單位，儀器也應(yīng)妥善保管，注意防水防曬。

4.檢測過程中常見問題

（1）探頭卡住。當(dāng)卡住不太嚴(yán)重時，拉住電纜線輕輕上下抖動，等探頭松動即可拉出來?；蛘哂昧硪粋€探頭輕放至卡住位置，提起往下輕輕沖擊，待探頭松動即可拉出來。如均無效，可試用8mm的鋼筋焊接連起來往下捅，直至探頭松動即可拉出來。

（2）沒有波形。可檢查是否斷電或電纜線被壓住。若聲時很大，該位置可能出現(xiàn)夾泥、離析等，其聲波傳播時間會大大增加。這時根據(jù)情況調(diào)節(jié)測值，直至出現(xiàn)波形為止。

（3）換能器故障。換能器碰撞聲測管內(nèi)壁或其他硬物導(dǎo)致裂痕進(jìn)水。

（4）放大器出現(xiàn)故障。拉出兩探頭，放在水中進(jìn)行采樣，如果未出現(xiàn)波形，基本判斷為放大器故障。

（5）數(shù)據(jù)采集儀器出現(xiàn)故障。拿到室內(nèi)，用平面換能器（不用放大器）檢測，如正常說明儀器正常，反之儀器出現(xiàn)故障。

五、幾種灌注樁質(zhì)量檢測方法的區(qū)別與聯(lián)系性

鉆孔灌注柱成樁后的檢測方法目前比較成熟的有：靜載荷試驗(yàn)、低應(yīng)變、高應(yīng)變、超聲波檢測。各種檢測方法均有現(xiàn)成的規(guī)范可供參考，其目的和測試方法等都有詳細(xì)敘述，在此只作粗略比較。

從檢測目的上講，靜載荷試驗(yàn)主要是檢測樁的極限承載力，或者檢驗(yàn)承載力是否達(dá)到設(shè)計要求；低應(yīng)變主要是測試樁身完整性；高應(yīng)變主要是測試樁身完整性及極限承載力；超聲波檢測主要測試樁身混凝土的均勻性及樁身完整性。

承載力的測試應(yīng)以靜載荷試驗(yàn)為主、高應(yīng)變?yōu)檩o。樁身完整性應(yīng)綜合高應(yīng)變與低應(yīng)變結(jié)果，但應(yīng)注意的是，對長度超過40m的樁，超過部分不宜采用低應(yīng)變的檢測結(jié)果，但二者都只能相對“定性”地判斷，超聲波檢測是CT掃描式的，如果準(zhǔn)備工作及檢測過程正確，那么樁身任何部位混凝土的缺陷基本能夠測出，當(dāng)然超聲波測試只針對兩根管間的混凝土，至于樁的擴(kuò)徑則不能有效測出