淺析基樁聲波透射法檢測中無首波現象
1、引言
混凝土灌注樁因其成樁質量受場地工程地質條件、成樁工藝、機械設備、施工人員、管理水平等諸多因素的影響，較易產生夾泥、斷裂、縮頸、離析、樁底沉渣較厚及樁頂混凝土密實度較差等質量缺陷，危及主體結構的正常使用與安全，甚至引發(fā)工程質量事故，因此加強對樁基礎質量的檢測工作十分必要。目前規(guī)范上采用的基樁完整性檢測方法主要有：低應變動測法、聲波透射法、鉆芯法、高應變動測法，與其他方法相比，聲波透射法有如下優(yōu)點：
?、贆z測全面、細致，檢測范圍可覆蓋整個樁長的各個斷面，無檢測“盲區(qū)”；
?、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、樁徑及場地的限制。
?、軝z測較為快捷、方便。
因此該方法已成為大直徑、長樁長的混凝土灌注樁完整性檢測的重要手段。
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，穿過待測的樁體混凝土，并被儀器所接收，判讀出超聲波穿過混凝土的聲時、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間、振動幅度、波形及主頻等發(fā)生變化，這樣接收信號就攜帶了有關傳播介質（即被測樁身混凝土）的密實缺陷情況、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行綜合分析，即可對樁身混凝土的完整性進行檢測，判斷樁基缺陷的程度并確定其位置。
3、工程實例
長沙某工程設計樓高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，樁端持力層為強風化泥質砂巖，基樁施工前場地整體開挖約6m，大部分樁開孔為強風化泥質砂巖，場地所處地勢較高，樁基施工時基本無地下水。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根樁進行了聲波透射法檢測，發(fā)現有幾根樁近樁頭部分無首波信號，尤其是48#樁在距樁頂0.00~1.80左右無首波信號，其檢測波列見圖2。此樁的樁頭部分砼較好，施工中未見異常情況發(fā)生。超聲檢測從樁底向上進行，設備一直處于正常工作狀態(tài)，排除管內水及儀器系統(tǒng)原因，此樁在進行超聲波檢測之前進行過低應變檢測（見圖3），從動測波形上并未發(fā)現有任何缺陷，況且在聲波透射法檢測中如果無首波信號，樁身在動測波形中會有較大的缺陷反應存在。
4、檢測時無首波現象要因分析
從超聲脈沖檢測原理及現場檢測，對聲波透射法檢測中產生無首波現象做如下分析：
?、贆z查聲測管內是否注滿清水（耦合劑），如果在采樣狀態(tài)下，迅速往聲測管注滿水（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，采樣并觀察是否有接收波形，如無接收波形，則可能為設備系統(tǒng)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，接上徑向換能器進行采樣，如發(fā)射換能器發(fā)出響聲、無接收波形，則接收換能器故障；
如發(fā)射換能器無響聲，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。
③在樁身無首波部位向上或向下測點有首波，且首波漸變的，說明無首波原因是樁身存在嚴重缺陷所致。通過平測、斜測或扇形測試的方法綜合評定缺陷程度及范圍。如果出現無首波現象是突變的，且其上測點均無首波現象，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，引起聲測管與混凝土脫離（產生間隙）或者混凝土局部破損（產生裂隙）而造成，亦或是在樁身強度較低時對聲測管來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
通過分析聲波透射法檢測無首波現象產生原因，說明預埋超聲管時不要出露樁頭過長（建議不超過30cm），最好待樁身砼達到一定的強度后再開挖承臺土體及剔除樁頭工作，以免產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首波現象時，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，達到客觀評價樁身完整性。
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