基樁聲波透射法檢測中無(wú)首波現象淺析

[摘要]簡(jiǎn)述超聲波檢測原理,以長(cháng)沙某工程的基樁聲波透射法檢測為例，分析超聲檢測中無(wú)首波現象原因，建議在基樁聲波透射法檢測中發(fā)現無(wú)首波現象時(shí)，采用多種方法論證，分析原因，達到客觀(guān)評價(jià)樁身完整性。 毒性氣體 | 水分測定儀 | 流速儀 | 紅外線(xiàn)測溫儀 | 校正器 | 溶氧計 | 電容表 | 光度計 | 粗糙度儀 | 沼氣檢測儀 | 電流計 | 聲級計 | 頻譜分析儀 | 扭力計 | 試驗機 | 電導度計 | 氣體檢測儀 | 電力計 | GPS
　　
　　1 引言
　　混凝土灌注樁因其成樁質(zhì)量受場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、成樁工藝、機械設備、施工人員、管理水平等諸多因素的影響，較易產(chǎn)生夾泥、斷裂、縮頸、離析、樁底沉渣較厚及樁頂混凝土密實(shí)度較差等質(zhì)量缺陷，危及主體結構的正常使用與安全，甚至引發(fā)工程質(zhì)量事故，因此加強對樁基礎質(zhì)量的檢測工作十分必要。目前規范上采用的基樁完整性檢測方法主要有：低應變動(dòng)測法、聲波透射法、鉆芯法、高應變動(dòng)測法，與其他方法相比，聲波透射法有如下優(yōu)點(diǎn)：
　�、贆z測全面、細致，檢測范圍可覆蓋整個(gè)樁長(cháng)的各個(gè)斷面，無(wú)檢測“盲區”；
　�、跈z測結果準確可靠，可以較為準確測定各缺陷在深度方向的準確位置和范圍、徑向的范圍，便于分析及對缺陷的處理；
　�、鄄皇軜堕L(cháng)、樁徑及場(chǎng)地的限制。
　�、軝z測較為快捷、方便。
　　因此該方法已成為大直徑、長(cháng)樁長(cháng)的混凝土灌注樁完整性檢測的重要手段。
韓國美勝MCSCO分類(lèi)： |地樁測試儀 |動(dòng)靜載荷檢測儀 |平行彈性波檢測儀 |超聲波跨孔監測機
　　2 檢測原理
　　如圖1所示，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(fā)射換能器與接收換能器置于聲測管中，管中注滿(mǎn)清水作為耦合劑，由儀器的發(fā)射換能器發(fā)射超聲脈沖，穿過(guò)待測的樁體混凝土，并被儀器所接收，判讀出超聲波穿過(guò)混凝土的聲時(shí)、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(guò)程中因發(fā)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(shí)間、振動(dòng)幅度、波形及主頻等發(fā)生變化，這樣接收信號就攜帶了有關(guān)傳播介質(zhì)（即被測樁身混凝土）的密實(shí)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(jìn)行綜合分析，即可對樁身混凝土的完整性進(jìn)行檢測，判斷樁基缺陷的程度并確定其位置。
　　

　　3工程實(shí)例
　　長(cháng)沙某工程設計樓高33層，基礎采用人工挖孔樁。設計樁身直徑800mm~1600mm，樁身砼強度等級C30，樁端持力層為強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，基樁施工前場(chǎng)地整體開(kāi)挖約6m，大部分樁開(kāi)孔為強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，場(chǎng)地所處地勢較高，樁基施工時(shí)基本無(wú)地下水。澆灌的混凝土為商品混凝土，按常理不應該在樁上部出現大的缺陷。據要求對該工程的34根樁進(jìn)行了聲波透射法檢測，發(fā)現有幾根樁近樁頭部分無(wú)首波信號，尤其是48#樁在距樁頂0.00~1.80左右無(wú)首波信號，其檢測波列見(jiàn)圖2。此樁的樁頭部分砼較好，施工中未見(jiàn)異常情況發(fā)生。超聲檢測從樁底向上進(jìn)行，設備一直處于正常工作狀態(tài)，排除管內水及儀器系統原因，此樁在進(jìn)行超聲波檢測之前進(jìn)行過(guò)低應變檢測（見(jiàn)圖3），從動(dòng)測波形上并未發(fā)現有任何缺陷，況且在聲波透射法檢測中如果無(wú)首波信號，樁身在動(dòng)測波形中會(huì )有較大的缺陷反應存在。

　　4檢測時(shí)無(wú)首波現象要因分析
　　從超聲脈沖檢測原理及現場(chǎng)檢測，對聲波透射法檢測中產(chǎn)生無(wú)首波現象做如下分析：
　�、贆z查聲測管內是否注滿(mǎn)清水（耦合劑），如果在采樣狀態(tài)下，迅速往聲測管注滿(mǎn)水（以防聲測管破裂造成的水大量外流），至現象消除，否則將換能器提出聲測管，相互靠近放在空氣中，采樣并觀(guān)察是否有接收波形，如無(wú)接收波形，則可能為設備系統故障。
　�、趯⒐收系脑O備換上平面換能器，將平面換能器的輻射面平行相對靠近進(jìn)行采樣，如波形正常，證明超聲儀正常，僅僅是徑向換能器故障。
　　若判斷換能器故障時(shí)，接上徑向換能器進(jìn)行采樣，如發(fā)射換能器發(fā)出響聲、無(wú)接收波形，則接收換能器故障；
　　如發(fā)射換能器無(wú)響聲，僅將發(fā)射換能器更換成平面換能器，將平面換能器的輻射面對準徑向換能器的輻射體（中間部位）進(jìn)行采樣。如有波形，則接收換能器完好、發(fā)射換能器故障。否則，收、發(fā)徑向換能器均有故障。如果以上兩種原因均不存在，則可能是樁身存在嚴重缺陷。
　�、墼跇渡頍o(wú)首波部位向上或向下測點(diǎn)有首波，且首波漸變的，說(shuō)明無(wú)首波原因是樁身存在嚴重缺陷所致。通過(guò)平測、斜測或扇形測試的方法綜合評定缺陷程度及范圍。如果出現無(wú)首波現象是突變的，且其上測點(diǎn)均無(wú)首波現象，且樁頭部分樁身混凝土較好，應為聲測管外壁與樁身混凝土脫空所致，最主要原因是在剔除樁頭（使用機械設備）時(shí)，引起聲測管與混凝土脫離（產(chǎn)生間隙）或者混凝土局部破損（產(chǎn)生裂隙）而造成，亦或是在樁身強度較低時(shí)對聲測管來(lái)回碰撞等導致聲測管外壁與樁身混凝土脫空，此現象雖然很少發(fā)生，且只發(fā)生在樁的上部，但不宜忽視。
　　5結語(yǔ)
　　通過(guò)分析聲波透射法檢測無(wú)首波現象產(chǎn)生原因，說(shuō)明預埋超聲管時(shí)不要出露樁頭過(guò)長(cháng)（建議不超過(guò)30cm），最好待樁身砼達到一定的強度后再開(kāi)挖承臺土體及剔除樁頭工作，以免產(chǎn)生聲測管外壁與樁身混凝土脫空現象。在聲波透射法檢測中若遇到樁身上部無(wú)首波現象時(shí)，不要肯定地認為是樁身缺陷所致，應分析原因，采用多種方法論證，達到客觀(guān)評價(jià)樁身完整性。