刘树鹏 王身宁
（广州诚安路桥检测有限公司，广东，广州，510520）
【摘 要】声波透射法作为一种桩身无损检测方法，通常被认为是较全面而准确的。本文通过分析某大直径旋挖灌注桩的实测数据，推断可能的病害及原因，并进行开挖及破开验证，基本验证了理论分析的正确性，对于类似的工程具有借鉴意义。
【关键字】旋挖桩；声波透射法；缺陷
1、声波透射法检测要点
应用超声波技术检测大直径桩质量是一种科学可靠的有效途径,它是由超声脉冲发射源向混凝土内发射高频弹性脉冲波,并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性。当混凝土内存在不连续或破损界面时,缺陷面形成波阻抗界面,当波到达该界面时,产生波的透射和反射,使接收到的透射波能量明显降低；当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时,将产生波的散射和绕射。这样根据波的初至时间(t)和首波幅值(dB)、频率(f)变化及波形畸变程度等特征,就可以判别测区范围内混凝土的质量安全。
声测数据采用斜率法判断，，式中，为第j检测剖面第i声测线的声时；为第j检测剖面第i-1声测线的声时；为第i声测线深度（m）；为第i-1声测线深度（m）。
声测数据采集过程中，数据采集的间隔固定，规范规定间隔不小于20cm，实际测试中一般间隔为10cm，也就是说,可看作固定值。若桩身混凝土均匀，声时t也应接近，即在小范围内波动，PSD曲线接近直线。声时是判断桩身混凝土质量的重要参数之一，其它主要参数还包括波幅和声速。声时即超声波脉冲穿过混凝土所需要的时间。如果混凝土质量好,内部结构均勾,在传播距离不变的前提下,在不同深度接收到声波的声时应当相等。当混凝土内部存在空洞、离析等质量问题时,声波传播到波阻抗界面将会产生绕射,使得其传播路径变长,声时相应延长；同时缺陷处介质声速较正常混凝土小,在其中传播也会使声时变长。传播介质的密实程度会直接影响声波波幅:混凝土密实程度越好,波幅越高,声波传播时能量衰减越少；反之,若混凝土密实程度越低,则波幅越低,声波经过时将损失大量能量,发生散射衰减和吸收衰减。
2、某大直径旋挖桩数据分析与验证
2.1实测数据
某桩位于广东省某在建高速公路项目某段，桩径1.4m，桩长23m，桩型为摩擦桩，施工工艺为旋挖灌注桩。预埋三根声测管，三根声测管管距分别为：89cm（1-2），86cm（1-3），90cm（2-3）。测试采用北京铭创生产的MC6360型多通道超声基桩检测仪，配合三个自发自收声测传感器进行。首次采集数据如0所示，通过观察PSD曲线可知在距桩顶2m左右有明显畸变，此部位可能有较大缺陷。慎重起见，为排除仪器原因进行了一次加密测量，测试间距5cm，测试桩顶以下10m-桩顶位置，测试结果如0所示。
2.2病害分析
一般来说，波列图大面积无信号是典型的断桩，但逐条检查每条波形曲线，可以看到此区段并非全无信号，而是由于波幅降低、声时增大引起的。声时增大超出了仪器设置的声时显示范围；波幅降低，在相近的放大倍数下，相对于正常段波形曲线接近直线。因此，不能直接断定此桩在PSD曲线异常范围断桩。一般来说，声速正常而波幅低，可能是混凝土存在蜂窝、气泡等松散缺陷，但骨料密室，声波可以通过骨料正常传播，但能量在蜂窝处耗散，导致波幅降低；声速低而波幅正常，说明能量耗散小，说明桩身混凝土并无大量蜂窝、气泡等松散缺陷，但波速与桩身材质的强度有关，波速低可能是桩身龄期不足或骨料缺少导致的。
2.3开挖验证
对此桩进行开挖验证。声波透射显示此桩缺陷范围在桩顶下2.2m-2.8m，开挖时向下挖出约3.5m，与此前预期不同的是，发现挖出的桩体表面并无断桩、漏筋、混凝土松散等现象，用小锤敲击桩体也没有发出“空空”声。基于此种情况，考虑缺陷可能位于桩身中部，可能是中部大面积空洞或严重离析。询问现场施工员的值，此桩浇筑至此位置时混凝土运送跟进不及时，曾有短暂的停歇。综合此情况，分析认为在浇筑暂停时，导管内混凝土接近初凝状态，而此时管内混凝土基本为浮浆，混凝土继续浇筑后，管内接近初凝的混凝土并未上浮，而是留在的桩体中。随后对此桩进行破碎处理，如0所示，验证了此前的推测。图中黑色部位即引起声波透射法声学参数异常的缺陷部位，缺陷部位松散，基本没有骨料。
3、结论
通过对本桩的声波透射法检测分析、以及开挖验证，可以得出以下结论：
（1）证明了声波透射检测方法的科学有效；（2）工程技术人员要信赖自己的仪器与技术，对发现的问题要小心假设，大胆求证；（3）对于桩体可能出现的问题，要考虑多方面的原因，结合施工记录，综合考虑，综合分析。
参考文献：
[1]桩基工程手册[M].中国建筑工业出版社.1995.
[2]中华人民共和国行业标准.《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)[S].中国建筑工业出版社.
[3]罗骐先.基桩工程手册[M].北京:人民交通出版社,2004.
论文作者:刘树鹏,王身宁
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/15
标签：混凝土论文; 声波论文; 波幅论文; 缺陷论文; 声速论文; 骨料论文; 松散论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;