王飛

（鎮(zhèn)江市建科工程質量檢測中心有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引言

樁基礎工程在施工過程中容易受到機械設備、地質環(huán)境、施工人員等因素影響，其工程質量直接影響到其上部主體的穩(wěn)定和結構的安全。因此，對樁基礎質量進行檢測是有效排除工程安全隱患的重要保障。常見的樁基檢測方法有聲波透射法、低應變反射波法、高應變法和鉆芯法。從樁基工程的安全性、可靠性來看，需要綜合應用多種檢測方法進行評價和印證，以提高檢測質量，及時發(fā)現(xiàn)問題，減少工程隱患。

1 檢測原理

1.1 低應變法

低應變法是基于一維波動理論，檢測樁基時假定樁身為一維、均勻連續(xù)各向同性的彈性直桿件，且樁周土介質均勻，土介質對樁體的作用是沿樁身向的阻尼力作用。在檢測樁基時，用手錘敲擊樁頂，給樁一個脈沖力，這時樁身頂部會受到瞬態(tài)豎向激振而會產生豎向彈性應力波，應力波會沿樁身向下傳播，這時若出現(xiàn)樁底虛土、斷樁、沉渣或嚴重離析以及樁身截面積縮經或擴徑時，便會出現(xiàn)明顯波阻抗差異界面，產生反射波。通過濾波、數(shù)據(jù)處理，從而判斷出樁身各部位反射信息，據(jù)此得出該樁身是否完整或缺陷，以及缺陷的位置及程度等（圖1～3）。

圖1 低應變法檢測樁基完整性示意

圖2 無缺陷典型低應變法時域信號

圖3 有缺陷典型低應變法時域信號

低應變法并不能檢測到樁基的所有問題，例如，當被檢測的樁身存在呈過渡性變化特點時便沒有較為明顯的界面變異，相關的缺陷信息便難以在低應變法測得的曲線中看出。此外，若被檢測的樁周圍土層或巖介質阻力太大，這時缺陷樁基本身發(fā)出的反射信號會被削弱或抵消，難以被檢測出。

1.2 聲波透射法

聲波透射法是基于聲波在被檢測的樁基中傳播過程中是否會出現(xiàn)透射、反射以及繞射等現(xiàn)象從而判斷樁基是否完整或存在缺陷的一種方法。具體而言，當人工法發(fā)射出的超聲波在沒有缺陷、介質均勻的樁基中傳播時波速正常，波形也完整，不會呈現(xiàn)出明顯的畸變現(xiàn)象（圖4）；當樁基內部存在斷裂、離析、空洞、夾泥等缺陷時，超聲波在有缺陷的樁基中傳播時波形就會受到較大影響，缺陷與混凝土之間形成界面會改變超聲波的傳播狀態(tài)（如出現(xiàn)反射、散射甚至繞射等情形），波形缺失或畸變，波速也會明顯低于正常值（圖5）。據(jù)此可以判斷出樁基是否存在缺陷。

圖4 無缺陷樁身聲波透射法實測波形

圖5 有缺陷樁身聲波透射法實測波形

1.3 低應變法、聲波透射法應用特點

從檢測原理分析看，低應變法針對的是樁基的完整性檢測，通常是將激振點設置于樁中心，檢測時，將傳感器固定于距樁中心半徑2/3處。低應變法檢測是通過樁身阻抗變化情況來定性判斷樁身是否在缺陷，以及缺陷的程度。對于存有缺陷的樁基缺陷方位、類型或缺陷范圍大小則難以判斷。此外，低應變法檢測的結果常常受到檢測技術人員的技術水平、樁長、樁徑和場地條件的影響。低應變法測試簡便，成本較低，檢測的結果可靠，但受到外界因素的干擾較大，當被檢測的樁基存在多個缺陷時難以有效判別。

聲波透射法檢測細致準確，受樁徑、樁長和場地等因素影響較小，但聲波透射法只能定性確定完整性，難以定量，且需要預埋聲測管，檢測程序較為繁瑣，成本也較高。此外，在實際檢測時，由于相關保護措施不到位，容易造成聲測管堵塞或傾斜，這些都極易造成檢測數(shù)據(jù)值變異或不完整。

基于低應變法與聲波透射法的上述特點，單一采取某種檢測方法在樁基檢測過程中都會存在一定的局限性，無法全面反映被檢測樁基的實際情況。因此，在樁基完整性檢測時可選擇兩種檢測方法綜合應用，發(fā)揮各自的優(yōu)點。例如，對于直徑大、樁身長的樁基應100%預埋聲測管，做好聲測管的保護措施，防止堵塞或傾斜。對于少數(shù)聲測管堵塞或聲波穿透檢測出現(xiàn)異常情況時，選擇低應變法進行復測，從而綜合判斷樁基完整性及等級。而對于直徑小、樁身短的灌樁，可選擇部分預埋聲測管，以低應變法檢測為主。低應變法與聲波透射法綜合應用能夠從整體角度和細節(jié)角度對樁基工程質量進行評價。

2 工程實例

2.1 工程概況

某高速公路橋梁工程，樁基為鉆孔灌注樁，樁基所承載的類型為摩擦樁，樁徑為1 000 mm，樁長分別為20.0 m，21 m,基樁混凝土強度等級為C30。根據(jù)鉆探和地質勘查調繪，樁長范圍內土層介質分別為：①0～4 m 暖石；②3.5～6 m 粉土；③3.5～8 m 粉質粘土夾雜雜砂；④3～10 m粉質粘土；⑤9～13.5 m強風化片麻巖。經與業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理方共同確定，依據(jù)規(guī)范要求采用低應變法與聲波透射法進行樁身質量抽樣檢測。2.2檢測結果

對其中的3#號樁基按照檢測規(guī)范采用了聲波透射法和低應變法進行檢測，結果如圖6～7所示。

圖6 樁基聲波透射法聲速-波幅-PSD曲線關系

圖7 樁基低應變法測試波形

（1）聲波透射法

從圖6可以看出，通過聲波透射法檢測3#樁基，其波形變化來看，基樁1-2、1-3、2-3三個樁基的剖面均在6.5～8 m深度范圍內出現(xiàn)了樁基缺陷信號，當聲波波速低于3 000 m/s、波幅、PSD指標都低于判斷標準，說明該樁身存在較大缺陷。取樁基芯進一步驗證發(fā)現(xiàn)，該處全斷面裹夾著泥沙，導致樁基成為斷樁，對比標準判定為Ⅳ類樁（表1），需要立刻采取工程處理。

表1 低應變法樁身完整性判別標準

（2）低應變法

根據(jù)圖7所示，采取低應變法檢測樁基的波形變化來看，在7.6 m處出現(xiàn)了反射波，說明該處存在較為嚴重的缺陷，并有二次反射，樁底反射信號無法測得，因此，可以判定該樁身存在缺陷，需取芯作進一步驗證。經開挖取芯驗證，此樁在7.5 m處有約40 cm縮頸。

3 結論與展望

（1）低應變法易受到外在條件影響，尤其是樁基所在的地質條件。在山區(qū)等樁身周邊有強度較大的巖石時，當樁身長度短，長徑比難以達到低應變法理論模型所需時，采取低應變法難以準確測得波形。這時，應輔之以聲波透射法進行檢測。

（2）低應變法檢測樁基對淺層缺陷十分敏感，而聲波透射法則對聲測管外圍的缺陷難以檢測出來。

（3）聲波透射法易測得深度較深的樁基小缺陷，而低應變法無法測出。

（4）聲波透射法檢測樁基時，需要結合PSD、波幅等判別方法，不能依據(jù)某單一參數(shù)確定樁身是否完整，以防止出現(xiàn)誤判。

（5）選擇低應變法檢測時，應預先做好樁頂整理，確保頂部沒有浮漿或積水，把傳感器或集振點的安放處要打破光滑，以減少外在因素對檢測結果的干擾；在使用粘接劑固定傳感器時，應盡力減少粘接劑使用量，以實現(xiàn)傳感器不發(fā)生移動即可，防止因粘接劑過多使用而影響反射波信號，降低檢測數(shù)據(jù)質量。

（6）選擇多個檢測點進行檢測，有效波形要＞3個。

（7）預先分析樁基參數(shù)，基于分析結果來選擇合適的力棒或手錘，從降低其他介質對檢測結果的影響。

參考文獻

[1]廣東省建設工程質量安全監(jiān)督檢測總站.工程樁質量檢測技術培訓教材[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]崔迪，聶鵬.低應變法與聲波穿透法在樁基檢測中的綜合應用研究[J]建材與裝飾，2015（11）：78-79.