隨著改(gai)革(ge)開放的(de)發展，國家加大(da)了(le)對基礎設施(shi)建(jian)(jian)設的(de)投資(zi)力(li)度，各省(sheng)市的(de)交通建(jian)(jian)設進入了(le)高速(su)發展階段，各地高速(su)公(gong)路相繼開工(gong)(gong)(gong)建(jian)(jian)設，從而出現(xian)大(da)量(liang)(liang)的(de)基樁(zhuang)施(shi)工(gong)(gong)(gong)，由(you)于技術人員缺(que)(que)乏，時有施(shi)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)序監(jian)控難以到位的(de)情況(kuang)發生(sheng)，加之地質條(tiao)件復雜等(deng)因素，往往出現(xian)不少的(de)基樁(zhuang)質量(liang)(liang)事故。超聲(sheng)波透射法作為一種基樁(zhuang)樁(zhuang)身質量(liang)(liang)檢測手段，可以準確發現(xian)基樁(zhuang)缺(que)(que)陷(xian)位置(zhi)以及(ji)缺(que)(que)陷(xian)范圍，并根據(ju)異常特(te)征分析判斷缺(que)(que)陷(xian)性(xing)狀(zhuang)及(ji)缺(que)(que)陷(xian)程度，依據(ju)標(biao)準進行樁(zhuang)身完整性(xing)評價，為橋(qiao)梁基礎的(de)穩固(gu)與安(an)全提供保障。
1、超聲波透射法的工作原理
超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)是彈性(xing)波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)一(yi)種，把混(hun)(hun)凝土介質視為彈性(xing)體，超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)在混(hun)(hun)凝土中(zhong)的(de)(de)傳(chuan)播服從(cong)彈性(xing)波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播規律。混(hun)(hun)凝土超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)檢測主要采用穿(chuan)透法，即用一(yi)發射換能器(qi)發射超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)脈沖波(bo)(bo)(bo)，讓(rang)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)在混(hun)(hun)凝土中(zhong)傳(chuan)播，然后由接(jie)收(shou)換能器(qi)接(jie)收(shou)；透過混(hun)(hun)凝土傳(chuan)播的(de)(de)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)攜帶有關(guan)混(hun)(hun)凝土材料相關(guan)信息，準確(que)測定這些參數的(de)(de)大小變化，可(ke)推斷混(hun)(hun)凝土性(xing)能、內部結構及其(qi)組成情(qing)況。
基樁超聲波檢測是在基樁中預埋聲測管，在兩根聲(sheng)(sheng)測管中分別(bie)放(fang)置發(fa)射(she)換能器和接收(shou)還能器，并在聲(sheng)(sheng)測管中注滿水作為耦合介質(見(jian)圖1)，當發(fa)射(she)換能器發(fa)射(she)超(chao)聲(sheng)(sheng)波，超(chao)聲(sheng)(sheng)波在混(hun)凝土中傳(chuan)播后到(dao)達(da)接收(shou)換能器并被量測記錄(lu)，由此可計算出混(hun)凝土的聲(sheng)(sheng)速:
當樁(zhuang)身某一(yi)段(duan)存在蜂窩、離(li)析或(huo)夾(jia)泥等缺(que)(que)陷(xian)時，接(jie)收(shou)到的(de)超聲波(bo)(bo)信(xin)(xin)號會出現波(bo)(bo)速降低、振幅減小，同時波(bo)(bo)形(xing)畸(ji)變、接(jie)收(shou)信(xin)(xin)號主(zhu)頻發生變化等特征。超聲波(bo)(bo)透射法(fa)基樁(zhuang)檢(jian)測就是根據混凝土(tu)聲學參數測量(liang)(liang)值的(de)相對變化，分(fen)析、判別(bie)其缺(que)(que)陷(xian)的(de)位置(zhi)和(he)范圍(wei)，評定樁(zhuang)基混凝土(tu)質量(liang)(liang)類別(bie)。
2、實例分析
在江西地區，公路橋梁基樁(zhuang)均采用(yong)人工挖孔灌注(zhu)樁(zhuang)或鉆(zhan)孔灌注(zhu)樁(zhuang)，在基樁(zhuang)的(de)施工過程中(zhong)如果出現(xian)質(zhi)量事(shi)故，大(da)多發(fa)生混凝土離析、夾泥(ni)或蜂窩等(deng)現(xian)象(xiang)，且(qie)以(yi)(yi)離析現(xian)象(xiang)居多。另外，聲測(ce)管變形引起(qi)的(de)異常，雖然不是基樁(zhuang)混凝土質(zhi)量問題，但它干擾了(le)對基樁(zhuang)質(zhi)量的(de)判(pan)斷，因此本文(wen)也對此進行了(le)探討。鑒于上述現(xian)象(xiang)，在下面的(de)論述中(zhong)分別以(yi)(yi)典型實(shi)例進行分析。
2．1鉆(zhan)孔(kong)灌注樁混凝(ning)土夾(jia)泥現象(xiang)
依圖(tu)(tu)2所示，正常波(bo)(bo)形(xing)首波(bo)(bo)起(qi)(qi)跳清晰，幅(fu)(fu)值、波(bo)(bo)速(su)高，曲線(xian)規則，而(er)在深度44.5m處一下(xia)出現明顯的(de)超聲波(bo)(bo)異(yi)(yi)常，異(yi)(yi)常波(bo)(bo)形(xing)首波(bo)(bo)起(qi)(qi)跳點難于辨(bian)認，幅(fu)(fu)值弱(ruo)波(bo)(bo)速(su)低，曲線(xian)嚴重畸(ji)變；經取芯驗證（圖(tu)(tu)3）發現在異(yi)(yi)常部位(wei)確實(shi)出現大量的(de)夾泥現象。
該橋鉆孔灌(guan)(guan)注(zhu)樁(zhuang)，采用(yong)的是泥漿(jiang)護壁水下灌(guan)(guan)注(zhu)，通過(guo)分析，認為出現上述缺陷(xian)的原(yuan)因(yin)是由于泵送(song)混凝(ning)土(tu)(tu)導管阻塞(sai)，澆灌(guan)(guan)樁(zhuang)混凝(ning)土(tu)(tu)的連(lian)續性被沖斷，其(qi)間隔(ge)時間較長且(qie)超(chao)過(guo)了初凝(ning)時間，夾(jia)泥混凝(ning)土(tu)(tu)開(kai)始固結，在后續澆灌(guan)(guan)混凝(ning)土(tu)(tu)時，該部分被埋入(ru)樁(zhuang)中從而(er)形成缺陷(xian)。
在施工過(guo)程中如(ru)果(guo)出現混(hun)凝(ning)(ning)土的澆(jiao)灌(guan)停(ting)頓，且沖斷的時間(jian)間(jian)隔超過(guo)混(hun)凝(ning)(ning)土的初凝(ning)(ning)時間(jian)時，應(ying)停(ting)止(zhi)澆(jiao)灌(guan)，根據(ju)已澆(jiao)灌(guan)混(hun)凝(ning)(ning)土高度來決定重(zhong)新成孔澆(jiao)灌(guan)或采用清孔接樁(zhuang)方式(shi)進行。
2．2人工挖孔樁(zhuang)混凝(ning)土離析(xi)現(xian)象
圖4為(wei)采用武(wu)漢沿海RS-ST01C型儀器檢測某(mou)橋梁基樁(zhuang)結(jie)果(guo)圖，在16.55m處以下(xia)至樁(zhuang)底段，超聲波波幅弱、波速極低，該(gai)(gai)段有明(ming)顯異(yi)常，根據樁(zhuang)孔施工工藝及異(yi)常特征，判斷該(gai)(gai)處混凝(ning)土(tu)離(li)(li)析。從鉆芯檢測驗(yan)證結(jie)果(guo)來看(圖5)，在超聲波異(yi)常相應位置出現了混凝(ning)土(tu)嚴重的離(li)(li)析現象，粗(cu)骨料(liao)與細集料(liao)分離(li)(li)或僅有少量砂漿粘結(jie)，但強度低，未形成(cheng)堅硬的固結(jie)體。結(jie)合超聲波法和鉆芯法結(jie)果(guo)，判定該(gai)(gai)樁(zhuang)為(wei)類樁(zhuang)。
從施工(gong)資(zi)料上看，該(gai)樁為人工(gong)挖孔樁，樁端持力層為灰巖，巖溶發育，地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)豐(feng)富，分析認(ren)為由于(yu)采(cai)用(yong)普通灌注，在(zai)水(shui)(shui)(shui)未排干(gan)(gan)或混凝土澆灌時(shi)(shi)涌入大(da)量地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)把(ba)膠凝物質(水(shui)(shui)(shui)泥(ni))沖洗掉(diao)，因此失去了膠凝作用(yong)，從而(er)(er)形(xing)成離(li)析。對于(yu)該(gai)類(lei)樁，當(dang)地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)涌水(shui)(shui)(shui)較大(da)而(er)(er)不能及時(shi)(shi)排干(gan)(gan)且地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)位較高時(shi)(shi)，建議采(cai)用(yong)水(shui)(shui)(shui)下(xia)(xia)灌注辦法。如果(guo)水(shui)(shui)(shui)位低(di)或涌水(shui)(shui)(shui)量不大(da)，可以嘗(chang)試把(ba)干(gan)(gan)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)與水(shui)(shui)(shui)摻和，使之形(xing)成水(shui)(shui)(shui)泥(ni)漿，避免涌水(shui)(shui)(shui)沖洗、稀(xi)釋(shi)混凝土而(er)(er)引起離(li)析現象。
2．3樁混凝土空洞、蜂窩現(xian)象
以(yi)目前的(de)基(ji)(ji)樁(zhuang)施工工藝水平(ping)，較(jiao)少產生(sheng)空洞(dong)、蜂(feng)窩的(de)現(xian)(xian)象，即使出(chu)現(xian)(xian)這(zhe)種(zhong)情形(xing)也大多是輕(qing)微(wei)的(de)，出(chu)現(xian)(xian)嚴重(zhong)的(de)缺陷現(xian)(xian)象極為(wei)少見(jian)。在某橋梁的(de)基(ji)(ji)樁(zhuang)檢測(ce)中(zhong)(zhong)，發現(xian)(xian)某一根基(ji)(ji)樁(zhuang)有(you)明顯的(de)異(yi)常現(xian)(xian)象，其(qi)中(zhong)(zhong)之一剖(pou)面(mian)異(yi)常段(duan)高度(du)約0.55m(見(jian)圖6)，其(qi)它剖(pou)面(mian)范圍稍窄，個別剖(pou)面(mian)有(you)連續測(ce)點的(de)異(yi)常。從測(ce)試結(jie)果來看，異(yi)常曲線表現(xian)(xian)為(wei)波幅(fu)變弱(ruo)，波速變低，但(dan)頻(pin)率(lv)未(wei)見(jian)明顯降低，而某些部位則無信號。為(wei)了(le)(le)排除(chu)儀器因素進行(xing)了(le)(le)反復觀測(ce)，結(jie)果仍(reng)有(you)異(yi)常。
從樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)孔(kong)施工(gong)資料(liao)上(shang)看，該(gai)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)為(wei)人(ren)工(gong)挖孔(kong)普通灌注，由于(yu)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)孔(kong)所處地(di)勢較(jiao)高，施工(gong)中未(wei)見有地(di)下(xia)水，僅發(fa)現(xian)該(gai)部位有溶洞(dong)(dong)發(fa)育，據此初(chu)步(bu)判斷在(zai)施工(gong)過(guo)程(cheng)中可(ke)能出(chu)現(xian)了漏漿形成空(kong)洞(dong)(dong)、蜂(feng)窩，這些空(kong)洞(dong)(dong)、蜂(feng)窩對超(chao)聲(sheng)波形成阻隔(ge)、散(san)射作用而(er)出(chu)現(xian)異常現(xian)象。經取芯驗證后（圖7）*后認定(ding)該(gai)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)上(shang)述(shu)部位存在(zai)蜂(feng)窩、小空(kong)洞(dong)(dong)等(deng)缺(que)陷，但缺(que)陷程(cheng)度輕微，該(gai)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)判為(wei)合(he)格(ge)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)。
2．4聲測管問題
圖(tu)8為采用(yong)武漢巖(yan)海RS-ST01C型儀(yi)器檢測某橋梁(liang)基樁結(jie)果圖(tu)。從圖(tu)中看，在3.35M~3.65m段僅見微弱(ruo)的(de)超聲波(bo)(bo)(bo)信號，其(qi)波(bo)(bo)(bo)幅極弱(ruo)，沒(mei)有(you)(you)明顯的(de)首(shou)波(bo)(bo)(bo)起(qi)跳(tiao)點，但波(bo)(bo)(bo)速并沒(mei)有(you)(you)顯著降低。由于該橋所(suo)有(you)(you)基樁在9.5m處均(jun)有(you)(you)相同的(de)超聲波(bo)(bo)(bo)異(yi)常(chang)特征。為慎重起(qi)見，抽(chou)取具(ju)有(you)(you)代(dai)表性的(de)基樁進(jin)行鉆芯檢測，結(jie)果(見圖(tu)9)發現混(hun)凝土(tu)(tu)芯完(wan)整，混(hun)凝土(tu)(tu)骨(gu)料分布(bu)基本均(jun)勻(yun)，未見蜂窩、麻(ma)面等現象。為了(le)查清超聲波(bo)(bo)(bo)異(yi)常(chang)產生(sheng)的(de)原因，選取一根基樁進(jin)行開挖(wa)驗證(zheng)，從開挖(wa)的(de)結(jie)果看，該樁混(hun)凝土(tu)(tu)質量沒(mei)有(you)(you)異(yi)常(chang)，但聲測管(guan)已嚴重變(bian)形。
該(gai)(gai)橋基樁(zhuang)聲(sheng)測管均(jun)采用無縫(feng)鋼管，使(shi)聲(sheng)測管為6m一節，使(shi)用過程中使(shi)用塑(su)料螺口套筒鏈接，在澆(jiao)筑混(hun)凝土過程中造成(cheng)塑(su)料套筒變形或損壞；塑(su)料套筒本身受材料限制(zhi)對超聲(sheng)波檢測影響較大(da)。結合超聲(sheng)波法(fa)和取芯檢測結果*終(zhong)判定該(gai)(gai)橋基樁(zhuang)質量合格。
為避免(mian)此類現象發生(sheng)，在埋設聲測管(guan)安裝時均要求使用無縫鋼管(guan)螺口(kou)對接或使用液壓對接的方法。
3、結語
超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)透射法(fa)對樁身混凝土(tu)離析、夾(jia)泥及蜂窩等(deng)缺陷有(you)明顯的(de)反映(ying)，并能準(zhun)確(que)判斷缺陷的(de)位置和(he)范圍，依(yi)據標準(zhun)可(ke)對基(ji)樁進(jin)(jin)行(xing)(xing)樁身完整性(xing)評價。當(dang)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)檢(jian)測(ce)(ce)結果(guo)或當(dang)超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)檢(jian)測(ce)(ce)過程中出現完整性(xing)類別(如在~類之間)難以(yi)判定(ding)時，可(ke)借助高應(ying)變動測(ce)(ce)法(fa)或鉆(zhan)芯(xin)法(fa)進(jin)(jin)行(xing)(xing)檢(jian)測(ce)(ce)，或進(jin)(jin)行(xing)(xing)靜荷載試驗，對基(ji)樁進(jin)(jin)行(xing)(xing)綜合評定(ding)。只有(you)對基(ji)樁質量進(jin)(jin)行(xing)(xing)準(zhun)確(que)的(de)評價，才能保證基(ji)礎的(de)穩(wen)固與橋梁(liang)結構的(de)安全。
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