灌注樁超聲成孔質量檢測技術分析

　　現如今，樁基成孔質檢方法成為樁基檢測中的關鍵構成部分。當前，國家標準和交通、建筑等領域發布的關于樁基工藝技術和驗收標準中，對混凝土灌注樁成孔性能的檢驗要點、檢驗規范、檢查方法等有了明確規定及要求，而超聲檢測就是其中之一。

　　灌注樁超聲成孔檢測的重要性

　　灌注樁屬于建筑結構中常用的樁基模式，其將頂部構造的荷載傳送入深層穩固的土層和巖層，降低建筑結構的不均勻下沉。灌注樁的建設包括成孔與成樁兩類，其中,成孔屬于灌注樁建設的首個環節。成孔施工因為是在地下、水中完成，質量難以控制，復雜的地質環境或施工過程的失誤均會引起塌孔、縮孔、樁孔傾斜、沉渣太厚等情況。成孔性能的優劣直接關系著混凝土澆筑后的成孔效果：樁孔徑較小，就導致樁頂部承重降低，整樁性能下降；樁孔擴徑會造成成樁頂部側阻力加大，而底部側阻力無法徹底發揮，而且單樁的混凝土澆筑量增多，成本增加；樁孔傾斜轉變了樁豎向性能，制約著樁基承載力的發揮，而且孔斜還易出現吊鋼筋籠不易、塌孔、鋼筋防護層厚度不夠等情況；樁底沉渣太厚令樁長縮減，限制樁頂端承重水平。所以，在混凝土澆筑前開展灌注樁成孔質檢工作對成樁質量非常重要。江蘇省地方標準《鉆孔灌注樁成孔、地下連續墻成槽質量檢測技術規程》（DGJ32/TJ117—2011)規定了超聲波成孔質量檢測的方法原理及數據分析評定。在行業標準《公路橋涵施工技術規范》（JTG/TF50）對成孔質量作出了明確要求。

　　超聲成孔檢測原理及檢測方法

　　成孔質量檢測包括孔徑、孔深、垂直度、成渣厚度等，利用超聲成孔質量檢測儀進行灌注樁孔徑、孔深、孔壁垂直度檢測。超聲成孔質量檢測儀由主機、超聲探頭、深度測量裝置和提升機構組成，測量孔徑、孔深、垂直度的原理如圖1所示。

　　1 檢測原理

　　利用超聲成孔質量檢測儀進行灌注樁孔徑、垂直度檢測。超聲探頭在設備的控制下，由孔口勻速降低，深度檢測設備測取探頭放入的深度并傳至主機。因為泥漿聲阻抗低于土層和巖石結構的聲阻抗，超聲波基本由孔壁形成全反射，反射波通過泥漿傳遞后讓換能器采集，反射波抵達的時間就是超聲波在孔洞泥漿內的傳遞時間t，即聲時。檢測探頭上安裝4組換能器，4組探頭呈正交十字檢測鉆孔兩個角度的孔壁剖面。檢測探頭兩個角度相反的換能器到孔壁的間距是l1、l2，測得聲波在路徑l1、l2上的往返傳播時間分別為t1、t2，假如泥漿的聲波速度為c（c可通過實測得到那么有l1=ct1/2、l2=ct2/2，樁孔于該斷面檢測的孔徑就是D=l1+l2+d，其中，d是兩角度相反換能器的接收面路程。則基于所檢查的樁孔壁剖面圖能了解樁孔垂直性。

　　2 檢測方法

　　1.檢測前準備

　　測量泥漿比重，泥漿指標不符合技術要求會使檢測截面模糊或者檢測不到反射界面。井口平行安裝兩個帶槽鋼軌，把線架順著導軌推入井口頂部，調節線架令頭處在井口中心，并保證線架水平可靠放置；檢測絞車機架應穩定，儀器盡量對中，檢測前務必檢查線架各個滑輪和部件是否靈活運轉，尤其是探頭上方大動滑輪；檢查電纜線是否有脫落，確保儀器各部件處于良好狀態；用干抹布或紙巾擦干凈探頭的8個傳感器表面，使其光滑明亮，再給8個傳感器表面均勻涂抹薄薄一層真空硅脂，增強信號接收效果。

　　2.泥漿波速及比重的測定

　　井徑、垂直性測試中的關鍵內容是檢測泥漿波速：波速檢測通常是在所查孔的端口處理，按照端口所檢查的聲時值及丈量的孔井徑，就能獲得泥漿波速值。樁孔施工中，機械不可避免地碰撞孔壁。若地層松散，極易出現塌孔，導致泥漿內懸浮物質增加，泥漿比重很大，加之機械設施旋轉而形成的氣泡，將對超聲波能量產生巨大的散射與衰減?；夭ㄐ盘栞^弱而無法接收到,不能顯示孔壁圖形。但泥漿比重也不得過低，隨著鉆孔深度加大，周邊土體應力會再次調整，如果最高主壓應力與最 低主壓應力和垂直主應力達到某個比例時，即超出土體的抗剪強度則極易出現塌孔。大量現場檢測顯示，泥漿比重維持在1.12~1.18kg/L之間較佳。

　　3.孔徑、垂直度計算

　　超聲成孔檢測儀檢查孔徑、垂直度，基于聲學參數計算法判定檢測結論。聲學參數計算借助測量獲得的聲學參數值，經計算獲得樁孔深度上所有檢測位置的孔徑、垂直度，該方法精確度很高。

　　4.應用中的注意事項

　　測試的孔壁附近不會十分干凈，尤其是孔底沉渣、泥漿比重比較大，泥漿懸浮顆粒反射的超聲波會影響判讀的準確性?，F階段的儀器還是比較笨重，特別要注意儀器的架設，保證人身安全。

　　成孔質量檢測實例

　　超聲成孔質量檢測儀較為直觀地給出成孔情況（見圖2），本文選取了某工程立交灌注樁，該灌注樁為嵌巖樁，樁徑為1500mm，設計樁長為31.00m，樁身設計強度等級為C30，樁端持力層是中風化花崗巖。檢測結果見表1，此次記錄為南北、東西孔壁圖像，鉆孔最大X 偏移為-91.32mm，鉆孔最大Y偏移為164.83mm，垂直度為0.4%，鉆孔最大孔徑為1819mm，最小孔徑為1507mm，平均孔徑1666mm，實測孔深為31.50m。

　　由表1檢測結果，依據《公路工程質量檢驗評定標 準》（JTGF80/1—2004）對受檢基樁的成孔質量評定如下：成孔直徑平均值為1666mm，滿足規范要求；最小值為1507mm，滿足規范要求。成孔孔深為31.50m，大于設計值31.00m，滿足設計要求。成孔傾斜度為0.40%(126mm),小于樁長的1%（315mm），且不大于500mm，滿足規范要求。

　　結語

　　成孔質量關系到成樁質量，每個檢測孔必須有工程名稱、檢測孔號、檢測時間、檢測孔徑、孔深、垂直度等；使用超聲成孔檢測法，泥漿的比重越高，懸浮顆粒越大，則信號散射和衰減越快。由于受施工工藝、施工流程、施工機械及人為操作等影響，基樁成孔往往會造成擴徑、縮徑等質量問題，在樁基檢測中，通過檢測及時發現施工中存在的技術及質量問題，查找原因改進施工工藝和施工流程。

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