鄭文南

漳州市交通建設(shè)工程質(zhì)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(yīng)注意的幾個問題

鄭文南

漳州市交通建設(shè)工程質(zhì)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(jié)合相關(guān)規(guī)范，淺談用聲波透射法檢測公路橋梁基樁時應(yīng)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(shè)過程中大量使用了樁基礎(chǔ)?；鶚妒菢蛄旱幕A(chǔ)性工程，其安全性、可靠性和耐久性直接關(guān)系到橋梁的整體安全?；鶚稑渡硗暾宰鳛榛鶚顿|(zhì)量檢測的重要內(nèi)容之一，其重要性不言而喻?；鶚秾匐[蔽性工程，受地質(zhì)條件及施工水平影響較大，這就造成了基樁施工質(zhì)量的不穩(wěn)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(yīng)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(zhì)監(jiān)部門就明確規(guī)定，在水中施工、施工環(huán)境相對較復(fù)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(yù)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(jù)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(xué)參數(shù)作為判斷依據(jù)；聲速與混凝土強度、密實性具有正相關(guān)性，缺陷部位測得的聲速比正常部位要??；波幅是表征聲波能量經(jīng)過樁身混凝土后衰減程度的指標之一，當樁身出現(xiàn)混凝土離析、空洞、夾泥等缺陷時，聲波波幅出現(xiàn)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(jù)這個四個聲學(xué)參數(shù)進行綜合判定，并結(jié)合實踐中總結(jié)出的常見缺陷類型與聲學(xué)參數(shù)變化相對應(yīng)的規(guī)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(yīng)注意的幾個問題

2.1 對被檢基樁相關(guān)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(shù)據(jù)高效率及準確的判斷。首次進場前應(yīng)收集被測公路橋梁工程的相關(guān)資料：橋梁地勘資料（地質(zhì)剖面圖）、施工設(shè)計資料（地點、結(jié)構(gòu)類型、橋長等）、基樁設(shè)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(yīng)包含以下內(nèi)容：現(xiàn)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(shù)等。取得經(jīng)相關(guān)方確認簽字的待測基樁設(shè)計資料、基樁施工的成孔地質(zhì)柱狀圖、終孔后灌注混凝土檢查表、成孔現(xiàn)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(zhì)量參差不齊,有時會出現(xiàn)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(xiàn)的各種異常現(xiàn)象，如混凝土澆筑卡管、導(dǎo)管拔出混凝土面、澆筑時間過長、充盈系數(shù)超出正常范圍等，在施工記錄中沒有如實體現(xiàn)，這時檢測人員就應(yīng)根據(jù)檢測結(jié)果與現(xiàn)場技術(shù)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(zhì)量問題。

2.2 核對基樁齡期能否滿足規(guī)范要求

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，待檢樁混凝土強度不得低于設(shè)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(shè)實際情況看，有些基樁會因施工進度問題提前進行檢測?；鶚稒z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(yīng)考慮現(xiàn)場實際情況及采集到的聲學(xué)參數(shù)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(zhì)量、埋設(shè)數(shù)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(shù)量應(yīng)依規(guī)范及設(shè)計要求埋設(shè)，埋設(shè)時應(yīng)沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)對稱布置，澆筑時應(yīng)確?；炷僚c聲測管耦合緊密，并埋設(shè)至樁底。聲測管應(yīng)選用透聲率較大、強度較高、便于安裝的金屬管，內(nèi)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(nèi)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(fù)檢、驗證檢測及對樁身缺陷的處理[2]。

當聲測管出現(xiàn)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(yīng)根據(jù)檢測目的和任務(wù)選用或結(jié)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(jīng)檢測過一批樁，樁長30 m，由于設(shè)計失誤，在樁底3 m長的素混凝土段設(shè)計圖紙未布置聲測管。為了確?；鶚稒z測質(zhì)量，經(jīng)與相關(guān)方討論，對所有基樁采用低應(yīng)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(shù)據(jù)相互參照比對和綜合分析，有效判定了基樁質(zhì)量。

2）因聲測管堵塞或損壞導(dǎo)致無法取得完整檢測數(shù)據(jù)

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(jié)合低應(yīng)變反射波法檢測綜合判定。

3）聲測管埋設(shè)數(shù)量過少，達不到規(guī)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(wěn)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(dǎo)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(shù)據(jù)沿深度方向有規(guī)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(yīng)結(jié)合PSD判距進行分析判斷，同時可結(jié)合其他有效的檢測方法進行驗證。例如，漳州南聯(lián)絡(luò)線南靖至龍海高速公路項目A2九湖分離基樁右29-4，設(shè)計樁基類型為摩擦樁,樁徑1.5 m，按設(shè)計要求預(yù)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(zhì)黏土、粗砂、礫砂、黏性土、砂質(zhì)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(jīng)用低應(yīng)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(xiàn)缺陷反射波，振幅譜線分布正常，結(jié)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(yīng)變反射波法驗證

2.4 局限性問題

規(guī)范列舉的各種樁基檢測技術(shù)各有其優(yōu)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(nèi)的混凝土質(zhì)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(yīng)采用多種檢測方法組合進行檢測。例如，對于非摩擦樁，應(yīng)輔助低應(yīng)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(shè)計樁基類型為嵌巖樁,按設(shè)計要求預(yù)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(shè)計為嵌巖樁，輔以低應(yīng)變反射波法檢測樁端情況，經(jīng)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(shè)計不符。后經(jīng)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(yīng)變反射波法檢測樁端情況

3 結(jié)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(shè)備、正確的操作方法，豐富的工作經(jīng)驗、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度是檢測成功的重要保證。缺陷多種多樣，缺陷的產(chǎn)生與很多因素有關(guān)，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(shù)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社,2004.

[2]JGJ106-2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2014.