姚銳奕

　　江蘇輝通檢測有限公司 江蘇泰州 225300

　　摘要：樁基的檢驗結(jié)果對房屋的安全及正常使用有很大的影響，因此，采用合適的檢驗方法對檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大的影響。近幾年來，我國建筑工程中出現(xiàn)了一些重大的質(zhì)量問題。近年來，由于工藝質(zhì)量問題而導(dǎo)致的安全事故時有發(fā)生。與此同時，因樁基質(zhì)量問題而造成的安全隱患也在不斷出現(xiàn)。其中，聲波法是一種較為有效的檢測方法，具有方法簡單，結(jié)果反映直接，檢測精度高等特點。針對這一現(xiàn)狀，文章對聲波法在樁基探測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：聲波透射法;基樁檢測;應(yīng)用分析

　　引言

　　聲波透射法是一種利用預(yù)先埋置的聲波管，根據(jù)檢測聲波時產(chǎn)生的頻率、波幅等聲學(xué)量的相對改變來探測樁的整體質(zhì)量。由于樁身檢測精度高，現(xiàn)場操作簡單快捷，不受樁長、樁徑等因素的制約，使得聲波透射法與其他檢查方法具有明顯的優(yōu)勢。

　　1.基樁檢測概述

　　目前已有的一些基礎(chǔ)樁體的檢測技術(shù)中，采用鉆心檢測是比較可靠、直觀的一種檢測方法，但是這種檢測技術(shù)僅能體現(xiàn)出區(qū)域內(nèi)部的混凝土的質(zhì)量，難以用于長樁;低應(yīng)變動檢測技術(shù)被公認(rèn)為較為精確的檢測手段，但由于存在淺部盲區(qū)、缺陷多、樁長多等因素的制約，難以檢測出淺部缺陷、多缺陷以及深層或樁基缺陷。通過對國家動態(tài)測試機(jī)構(gòu)資格考試的考察，發(fā)現(xiàn)其效果并不理想。在低應(yīng)變下，對樁體的檢測精度最高，一樁有收縮的預(yù)成樁，其精度可達(dá)90%;其次為一樁全面離析、斷樁和夾層物超過50%的樁，精度可達(dá)70%-80%;但對縮頸、擴(kuò)頸、擴(kuò)底的判斷準(zhǔn)確性不高。總體而言，對于不嚴(yán)重的樁體，采用低應(yīng)力法進(jìn)行樁體的識別精度只有12%，而其正確率接近100%，而利用聲波穿透技術(shù)進(jìn)行樁體的完整性和地基的質(zhì)量在現(xiàn)代化的高層建筑、公路和橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　2.聲波透射法特點

　　利用聲波法進(jìn)行基樁的探測，其特點是：第一，探測精細(xì)，檢測精度高，不受限于樁長的樁徑;第二，沒有死角，可以探測到任何位置的聲波探測，其中包含了樁頂部的低強(qiáng)段和底部的沉渣厚度;第三，無需樁頂部暴露于地表，便于工程實施;第四，可以對鋼筋的強(qiáng)度進(jìn)行估計。因此，盡管這種方法需要預(yù)先埋設(shè)，造價昂貴，但在橋梁和高層建筑中，尤其是大型、大型灌注樁的測試中，已被普遍應(yīng)用。針對混凝土聲波檢測過程中，被測物為聚集式復(fù)合材料，其內(nèi)部含有大量復(fù)雜的界面，如：砂漿-集料結(jié)合面、由多種缺陷構(gòu)成的界面等。因而，在水泥基體中，聲的傳輸情況遠(yuǎn)較在均一的媒質(zhì)中更為復(fù)雜。

　　3.聲波透射法在基樁檢測中的原理

　　聲波屬于一種彈性波，如果將混凝土作為一種彈性介質(zhì)，那么聲波在混凝土中的傳播遵循彈性波的傳輸定律，首先將聲信號通過與水的耦合作用傳遞至測管，然后經(jīng)過樁側(cè)的混凝土介質(zhì)，然后通過測管，與水的耦合作用，最終傳遞至接收探針。在超聲測樁中，由于流體和氣體都不具有剪切彈性，只會傳播縱波，所以在超聲測樁中所使用的就是縱波。探針發(fā)出的聲波在兩個位置處會產(chǎn)生一個復(fù)合聲場，然后沿著兩個位置分別傳播，最后到達(dá)兩個位置。它們的移動速度，也是各不相同。但是，在各種傳播途徑中，總有一條通過聲波所需的時間最短的途徑，這就是接收探測器在收到聲波之后所發(fā)出的最初的波形，也就是我們常說的“初至”。在樁的完整狀態(tài)下，這個路徑可以看作是從接收到發(fā)送的一條直線上的距離，它是一個已知的數(shù)據(jù);如果將聲波在管道和水之間的傳輸時間和設(shè)備的延遲時間作為初始值，那么就可以得到相應(yīng)的速度。

　　樁的斷裂、離析等缺陷會破壞混凝土材料的連續(xù)特性，使得聲波在混凝土中的傳播軌跡變得更加復(fù)雜，聲波會穿過或繞過這些缺陷，從而導(dǎo)致聲時變長，從而導(dǎo)致計算出的波速變小。此外，空氣、水中的聲阻抗比混凝土低得多，當(dāng)聲波穿過混凝土并遇到蜂窩、空洞和裂縫等缺陷時，它們在界面處反射和散射，導(dǎo)致能量衰減，振幅和頻率顯著降低。

　　4.聲波透射法在基樁檢測中的運(yùn)用

　　4.1.聲透射法在樁基檢測接收數(shù)據(jù)中的運(yùn)用

　　4.1.1.基于聲速的數(shù)據(jù)分析

　　設(shè)定一個評定缺陷的基準(zhǔn)V0，用普通混凝土平均音速與2倍音速的標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的相關(guān)性來評定被測部位的缺陷。當(dāng)檢測其中一個檢測點時， Vi，則表示該檢測點有缺陷。

　　4.1.2.基于波幅的數(shù)據(jù)分析

　　經(jīng)過多年的實驗和分析，發(fā)現(xiàn)在各種聲波指標(biāo)中，振幅是最能體現(xiàn)樁的品質(zhì)，也是最具代表性的一個。而波幅異常的判定同樣是設(shè)置了一個標(biāo)準(zhǔn) Am，也就是波幅均值，通過這一閾值可以判定樁身是否存在缺陷和缺陷的程度。

　　4.1.3.PSD判據(jù)

　　PSD準(zhǔn)則強(qiáng)調(diào)了對聲時的差異性，對缺陷的敏感性，降低了由于聲測管道不平行而引起的探測誤差對分析結(jié)果的影響。PSD準(zhǔn)則法將裂紋處的聲波速度顯著降低，也就是聲矢顯著增大，并與鄰近的正常測量點進(jìn)行了比較，產(chǎn)生了一種突變現(xiàn)象。在兩個測點處，聲時不變或極小變時，聲時 K為0或0。在聲場數(shù)值發(fā)生顯著改變或突然改變的情況下， PSD會因這一準(zhǔn)則而發(fā)生較大的變化。由于 PSD

　　準(zhǔn)則對缺陷非常敏感，可以排除非缺陷因素(如平行于聲測管道、非均質(zhì)混凝土等)的影響，并且可以用數(shù)值的方式來判斷缺陷的性質(zhì)和大小，所以被廣泛應(yīng)用。

　　在確定夾層、空洞和蜂窩等各類缺陷的臨界 PSD準(zhǔn)則值時，需要假設(shè)缺陷區(qū)的聲速，且所得的蜂窩和空洞半徑為各缺陷在聲路中匯聚效應(yīng)的總和，其結(jié)果往往與真實的缺陷大小相差很大，因此，所得的臨界 PSD準(zhǔn)則值和計算的缺陷大小僅供參考。當(dāng)樁中缺陷為緩變型或檢測點位于低強(qiáng)度區(qū)、缺陷區(qū)等情況下，相鄰兩個檢測點的聲波時值差異較小，且檢測時的聲波時值也是緩變型的，這一準(zhǔn)則極易造成誤、漏判�？偟膩碚f，在樁的判定上， PSD準(zhǔn)則在均勻性、連續(xù)性方面更能體現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性，但對于微小的缺陷會造成更大的漏判，現(xiàn)行規(guī)范僅以 PSD準(zhǔn)則為基準(zhǔn)，其應(yīng)用還需與其他方法相結(jié)合。

　　4.2.聲透射法在樁身完整性判定中的運(yùn)用

　　重點研究了聲速、振幅和頻率等三個參量，并與 PSD數(shù)值相結(jié)合，作為對異常點判斷的輔助依據(jù)。在不同的基礎(chǔ)樁基檢驗規(guī)范中，對樁體完整性的評定，均以上述三項指標(biāo)為依據(jù)。應(yīng)當(dāng)指出，必須對多個指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷。雖然每個單一的聲學(xué)參數(shù)都能較好地反映出缺陷的存在，但是它們各自具有各自的特征和限制，把它們結(jié)合在一起，能夠更好地對缺陷進(jìn)行判斷。在這三個判斷指標(biāo)中，聲音振幅或許是最難判斷的一個。由于聲振幅值除了反映樁身上的混凝土質(zhì)量之外，還受到測聲管在水中的耦合狀態(tài)、測聲管與周邊混凝土的黏結(jié)狀態(tài)等因素的影響。將波列判別法與常規(guī)的聲波—波幅法相比較，通過對其進(jìn)行分析與解釋，可以使樁的完整性判斷更加準(zhǔn)確可靠。

　　5.結(jié)束語

　　綜上所述，聲波透射法在基樁檢測中是一個非常準(zhǔn)確且高效的方法，在實際的工作應(yīng)用中，也能夠為工程施工單位進(jìn)行下一步的維修和優(yōu)化改進(jìn)工作提供一個科學(xué)有效的參考依據(jù)。但是，在利用聲波透射法進(jìn)行工作時，要求技術(shù)人員不能一味依賴于勘察儀器，需要結(jié)合現(xiàn)場的施工特點，對聲波透射法的可適用性進(jìn)行分析，如果在工程實況中能夠較好的使用聲波透射法就能夠精確地為下一步施工帶來可靠的幫助，如果聲波透射法在實際工程施工中不適用，施工人員也應(yīng)當(dāng)采取其他方法進(jìn)行檢測。

　　參考文獻(xiàn)

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