隨著(zhu)改革開(kai)放的(de)(de)發展(zhan)，國家加(jia)大了(le)對基(ji)礎(chu)設施(shi)(shi)建(jian)設的(de)(de)投資力度，各省市的(de)(de)交通建(jian)設進(jin)入(ru)了(le)高速發展(zhan)階段，各地高速公路相繼開(kai)工建(jian)設，從而出現(xian)大量(liang)的(de)(de)基(ji)樁(zhuang)施(shi)(shi)工，由于技術人員缺(que)(que)(que)乏，時有施(shi)(shi)工工序(xu)監控(kong)難以(yi)到位的(de)(de)情況發生，加(jia)之地質條件復雜等(deng)因素，往(wang)往(wang)出現(xian)不(bu)少的(de)(de)基(ji)樁(zhuang)質量(liang)事故。超(chao)聲(sheng)波透射(she)法作(zuo)為(wei)一種基(ji)樁(zhuang)樁(zhuang)身(shen)質量(liang)檢測(ce)手(shou)段，可以(yi)準(zhun)(zhun)確發現(xian)基(ji)樁(zhuang)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)位置以(yi)及缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)范圍(wei)，并根(gen)據(ju)異常特(te)征(zheng)分析(xi)判(pan)斷缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)性狀及缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)程度，依據(ju)標(biao)準(zhun)(zhun)進(jin)行(xing)樁(zhuang)身(shen)完整性評(ping)價(jia)，為(wei)橋(qiao)梁基(ji)礎(chu)的(de)(de)穩固與安全提供保(bao)障。
1、超聲波透射法的工作原理
超(chao)聲(sheng)波(bo)是彈性(xing)波(bo)的(de)一(yi)種(zhong)，把混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)介質(zhi)視為彈性(xing)體(ti)，超(chao)聲(sheng)波(bo)在混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中的(de)傳(chuan)播(bo)服從(cong)彈性(xing)波(bo)傳(chuan)播(bo)規(gui)律。混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)超(chao)聲(sheng)波(bo)檢測主要采用穿(chuan)透法(fa)，即(ji)用一(yi)發射換能(neng)(neng)器發射超(chao)聲(sheng)脈(mo)沖波(bo)，讓超(chao)聲(sheng)波(bo)在混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中傳(chuan)播(bo)，然后(hou)由(you)接(jie)收(shou)換能(neng)(neng)器接(jie)收(shou)；透過混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)傳(chuan)播(bo)的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)攜帶(dai)有(you)關混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)材料相關信息(xi)，準確(que)測定這些參數(shu)的(de)大(da)小變化，可推斷混(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)性(xing)能(neng)(neng)、內部結構(gou)及其(qi)組成情況。
基樁超聲波檢測是在基樁中預埋聲測管，在兩根聲(sheng)測(ce)管中(zhong)分別放置發(fa)射(she)換能器(qi)和接收還能器(qi)，并(bing)在聲(sheng)測(ce)管中(zhong)注滿水作為耦合(he)介(jie)質(見圖(tu)1)，當發(fa)射(she)換能器(qi)發(fa)射(she)超聲(sheng)波，超聲(sheng)波在混凝土(tu)中(zhong)傳播后到達接收換能器(qi)并(bing)被量測(ce)記(ji)錄，由此可計算出(chu)混凝土(tu)的聲(sheng)速:
當樁身(shen)某一段存在蜂(feng)窩、離析或夾(jia)泥等(deng)缺(que)陷(xian)時(shi)，接收到的超聲波信號(hao)會(hui)出現波速(su)降低、振幅減小(xiao)，同時(shi)波形畸變、接收信號(hao)主(zhu)頻發生變化等(deng)特征。超聲波透射(she)法基樁檢(jian)測就是根據混(hun)凝土聲學參數測量值的相(xiang)對變化，分(fen)析、判別(bie)其缺(que)陷(xian)的位置和范圍，評定(ding)樁基混(hun)凝土質量類別(bie)。
2、實例分析
在江西地區，公路橋梁基樁(zhuang)(zhuang)均采用人(ren)工(gong)挖(wa)孔(kong)灌(guan)注樁(zhuang)(zhuang)或鉆孔(kong)灌(guan)注樁(zhuang)(zhuang)，在基樁(zhuang)(zhuang)的(de)施工(gong)過(guo)程中如果出現質(zhi)量(liang)事故(gu)，大(da)多(duo)發生混凝(ning)土離(li)析、夾泥或蜂(feng)窩等現象(xiang)(xiang)，且以離(li)析現象(xiang)(xiang)居多(duo)。另外，聲測管(guan)變形引起(qi)的(de)異常(chang)，雖(sui)然不是基樁(zhuang)(zhuang)混凝(ning)土質(zhi)量(liang)問題，但它干擾了對基樁(zhuang)(zhuang)質(zhi)量(liang)的(de)判斷，因(yin)此(ci)本文(wen)也對此(ci)進行了探討。鑒于上述現象(xiang)(xiang)，在下面(mian)的(de)論述中分別以典型實例進行分析。
2．1鉆孔(kong)灌注樁(zhuang)混(hun)凝土(tu)夾泥(ni)現象(xiang)
依(yi)圖2所(suo)示，正常(chang)波(bo)(bo)形首(shou)波(bo)(bo)起(qi)跳(tiao)清晰，幅值(zhi)、波(bo)(bo)速(su)高，曲(qu)線(xian)(xian)規則，而(er)在深度44.5m處一(yi)下出現(xian)(xian)明顯的超聲波(bo)(bo)異常(chang)，異常(chang)波(bo)(bo)形首(shou)波(bo)(bo)起(qi)跳(tiao)點難(nan)于辨(bian)認，幅值(zhi)弱波(bo)(bo)速(su)低，曲(qu)線(xian)(xian)嚴重(zhong)畸變；經取(qu)芯驗證（圖3）發現(xian)(xian)在異常(chang)部(bu)位確實出現(xian)(xian)大量(liang)的夾(jia)泥現(xian)(xian)象。
該橋鉆孔灌注樁(zhuang)，采用的是(shi)泥漿護壁水下灌注，通過(guo)分析，認為(wei)出(chu)現上述缺陷的原因(yin)是(shi)由于泵(beng)送混(hun)(hun)凝(ning)土導管阻塞，澆(jiao)灌樁(zhuang)混(hun)(hun)凝(ning)土的連(lian)續(xu)性被(bei)沖斷，其間隔時(shi)間較長且超過(guo)了初凝(ning)時(shi)間，夾泥混(hun)(hun)凝(ning)土開始固結，在后續(xu)澆(jiao)灌混(hun)(hun)凝(ning)土時(shi)，該部分被(bei)埋入樁(zhuang)中從而形成缺陷。
在施工過程中如果出現混(hun)凝(ning)土的澆灌(guan)(guan)停頓(dun)，且沖(chong)斷(duan)的時(shi)間間隔(ge)超過混(hun)凝(ning)土的初凝(ning)時(shi)間時(shi)，應(ying)停止澆灌(guan)(guan)，根據(ju)已澆灌(guan)(guan)混(hun)凝(ning)土高度來決定(ding)重新成(cheng)孔澆灌(guan)(guan)或(huo)采用清孔接樁方式進(jin)行。
2．2人工挖孔樁混凝土離析(xi)現(xian)象
圖4為(wei)采用武漢沿海RS-ST01C型儀器檢測某橋梁基樁(zhuang)結果圖，在16.55m處以下至樁(zhuang)底段，超(chao)(chao)聲波波幅(fu)弱(ruo)、波速極(ji)低，該(gai)(gai)段有明顯異(yi)常(chang)(chang)，根(gen)據樁(zhuang)孔(kong)施(shi)工工藝及異(yi)常(chang)(chang)特征，判斷該(gai)(gai)處混凝(ning)土離(li)析。從鉆芯(xin)檢測驗(yan)證結果來看(圖5)，在超(chao)(chao)聲波異(yi)常(chang)(chang)相應位置出現(xian)了混凝(ning)土嚴重的(de)離(li)析現(xian)象，粗骨料與細(xi)集(ji)料分離(li)或僅有少(shao)量砂漿粘結，但強(qiang)度低，未形(xing)成堅硬的(de)固結體。結合超(chao)(chao)聲波法和鉆芯(xin)法結果，判定該(gai)(gai)樁(zhuang)為(wei)類樁(zhuang)。
從施工資料上(shang)看(kan)，該樁為人工挖(wa)孔樁，樁端持力層為灰(hui)巖，巖溶(rong)發育(yu)，地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)豐(feng)富，分析認(ren)為由于采用(yong)(yong)普通灌(guan)注，在(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)未(wei)排干(gan)或混凝土澆灌(guan)時(shi)涌入(ru)大量(liang)地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)把膠凝物質(zhi)(水(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni))沖洗(xi)(xi)掉，因此失去了膠凝作用(yong)(yong)，從而(er)形成離析。對于該類樁，當(dang)地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)涌水(shui)(shui)(shui)(shui)較大而(er)不能及時(shi)排干(gan)且地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)較高時(shi)，建(jian)議(yi)采用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)下灌(guan)注辦法。如(ru)果水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)低或涌水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)不大，可(ke)以嘗試(shi)把干(gan)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)與水(shui)(shui)(shui)(shui)摻(chan)和，使之形成水(shui)(shui)(shui)(shui)泥(ni)漿，避免涌水(shui)(shui)(shui)(shui)沖洗(xi)(xi)、稀(xi)釋(shi)混凝土而(er)引起離析現象。
2．3樁混凝土空洞、蜂窩現象
以目前(qian)的(de)(de)基樁施工工藝水平(ping)，較少產生空(kong)洞、蜂(feng)窩的(de)(de)現(xian)(xian)象，即(ji)使出(chu)現(xian)(xian)這種情形也大多是輕微(wei)的(de)(de)，出(chu)現(xian)(xian)嚴重的(de)(de)缺(que)陷現(xian)(xian)象極為(wei)(wei)少見。在某(mou)(mou)橋梁(liang)的(de)(de)基樁檢測(ce)中，發(fa)現(xian)(xian)某(mou)(mou)一(yi)根基樁有明顯的(de)(de)異常現(xian)(xian)象，其中之一(yi)剖(pou)面(mian)異常段(duan)高度約0.55m(見圖6)，其它剖(pou)面(mian)范圍稍窄，個別剖(pou)面(mian)有連(lian)續測(ce)點的(de)(de)異常。從測(ce)試結果來(lai)看，異常曲線表(biao)現(xian)(xian)為(wei)(wei)波(bo)幅變(bian)弱，波(bo)速變(bian)低(di)，但頻率未(wei)見明顯降低(di)，而某(mou)(mou)些(xie)部位則無信號。為(wei)(wei)了(le)排除儀(yi)器因(yin)素進行了(le)反復觀測(ce)，結果仍有異常。
從(cong)樁(zhuang)孔施(shi)工(gong)資(zi)料上看，該樁(zhuang)為人(ren)工(gong)挖(wa)孔普通灌注，由于樁(zhuang)孔所處地勢較高，施(shi)工(gong)中未見有地下水，僅發(fa)現(xian)該部(bu)位有溶洞發(fa)育，據此初步判斷在施(shi)工(gong)過程中可能出現(xian)了漏漿形成(cheng)空洞、蜂(feng)(feng)窩(wo)，這(zhe)些空洞、蜂(feng)(feng)窩(wo)對超聲波形成(cheng)阻隔、散(san)射(she)作用而(er)出現(xian)異常現(xian)象。經取芯驗證后（圖7）*后認定該樁(zhuang)在上述部(bu)位存(cun)在蜂(feng)(feng)窩(wo)、小空洞等缺陷(xian)，但缺陷(xian)程度輕(qing)微，該樁(zhuang)判為合格樁(zhuang)。
2．4聲測管問題
圖(tu)8為(wei)采用武漢巖海RS-ST01C型(xing)儀器(qi)檢(jian)測(ce)某(mou)橋(qiao)梁基(ji)樁(zhuang)(zhuang)結果圖(tu)。從圖(tu)中看(kan)，在(zai)3.35M~3.65m段僅見(jian)(jian)微弱的(de)超(chao)聲(sheng)波信(xin)號(hao)，其(qi)波幅極弱，沒(mei)有(you)明顯(xian)的(de)首波起(qi)跳點，但波速(su)并沒(mei)有(you)顯(xian)著降低(di)。由于該橋(qiao)所有(you)基(ji)樁(zhuang)(zhuang)在(zai)9.5m處(chu)均(jun)有(you)相(xiang)同的(de)超(chao)聲(sheng)波異(yi)常特征。為(wei)慎重(zhong)起(qi)見(jian)(jian)，抽取具有(you)代表性的(de)基(ji)樁(zhuang)(zhuang)進行鉆芯檢(jian)測(ce)，結果(見(jian)(jian)圖(tu)9)發現(xian)混凝土芯完整(zheng)，混凝土骨料(liao)分(fen)布基(ji)本均(jun)勻，未見(jian)(jian)蜂窩(wo)、麻面等現(xian)象。為(wei)了查清(qing)超(chao)聲(sheng)波異(yi)常產生的(de)原因，選取一根基(ji)樁(zhuang)(zhuang)進行開挖(wa)驗證(zheng)，從開挖(wa)的(de)結果看(kan)，該樁(zhuang)(zhuang)混凝土質量沒(mei)有(you)異(yi)常，但聲(sheng)測(ce)管(guan)已(yi)嚴重(zhong)變(bian)形。
該橋基樁聲(sheng)測管(guan)(guan)均采(cai)用(yong)無縫鋼管(guan)(guan)，使(shi)聲(sheng)測管(guan)(guan)為6m一節，使(shi)用(yong)過(guo)程中(zhong)使(shi)用(yong)塑料(liao)螺口套(tao)筒鏈(lian)接，在澆筑混凝土過(guo)程中(zhong)造成塑料(liao)套(tao)筒變(bian)形或損壞(huai)；塑料(liao)套(tao)筒本身受材料(liao)限制對超聲(sheng)波檢(jian)(jian)測影響較大(da)。結合(he)超聲(sheng)波法和取芯檢(jian)(jian)測結果*終(zhong)判定該橋基樁質量(liang)合(he)格。
為(wei)避免此類(lei)現象(xiang)發(fa)生，在埋設聲測管安裝時(shi)均要求(qiu)使用(yong)(yong)無縫鋼管螺口對接(jie)或使用(yong)(yong)液壓對接(jie)的(de)方法(fa)。
3、結語
超(chao)聲(sheng)波透射法對(dui)(dui)(dui)樁(zhuang)身(shen)混凝土(tu)離析(xi)、夾(jia)泥(ni)及(ji)蜂窩(wo)等缺(que)(que)陷有明顯的(de)反映(ying)，并能準(zhun)確(que)判斷缺(que)(que)陷的(de)位置和范圍，依(yi)據標準(zhun)可對(dui)(dui)(dui)基(ji)樁(zhuang)進行樁(zhuang)身(shen)完(wan)整性評(ping)價(jia)。當超(chao)聲(sheng)波檢(jian)測(ce)(ce)(ce)結(jie)果或(huo)當超(chao)聲(sheng)波檢(jian)測(ce)(ce)(ce)過程(cheng)中出現完(wan)整性類別(如在~類之(zhi)間(jian))難以判定時，可借(jie)助高(gao)應變動測(ce)(ce)(ce)法或(huo)鉆芯法進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，或(huo)進行靜荷(he)載試驗，對(dui)(dui)(dui)基(ji)樁(zhuang)進行綜合評(ping)定。只有對(dui)(dui)(dui)基(ji)樁(zhuang)質量(liang)進行準(zhun)確(que)的(de)評(ping)價(jia)，才能保證基(ji)礎的(de)穩固與橋梁結(jie)構的(de)安(an)全(quan)。
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