基桩声波透射法检测中无首波现象浅析

　　[摘要]简述超声波检测原理,以长沙某的基桩声波透射法检测为例，分析超声检测中无首波现象原因，建议在基桩声波透射法检测中发现无首波现象时，采用多种方法论证，分析原因，达到客观评价桩身完整性。
　　[关键词]基桩声波透射法检测，无首波现象，原因分析
　　
　　1 引言
　　混凝土灌注桩因其成桩质量受场地工程地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，较易产生夹泥、断裂、缩颈、离析、桩底沉渣较厚及桩顶混凝土密实度较差等质量缺陷，危及主体结构的正常使用与安全，甚至引发工程质量事故，因此加强对桩基础质量的检测工作十分必要。目前规范上采用的基桩完整性检测方法主要有：低应变动测法、声波透射法、钻芯法、高应变动测法，与其他方法相比，声波透射法有如下优点：
　　①检测全面、细致，检测范围可覆盖整个桩长的各个断面，无检测“盲区”；
　　②检测结果准确可靠，可以较为准确测定各缺陷在深度方向的准确位置和范围、径向的范围，便于分析及对缺陷的处理；
　　③不受桩长、桩径及场地的限制。
　　④检测较为快捷、方便。
　　因此该方法已成为大直径、长桩长的混凝土灌注桩完整性检测的重要手段。
　　2 检测原理
　　如图1所示，在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为检测通道，将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器的发射换能器发射超声脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并被仪器所接收，判读出超声波穿过混凝土的声时、接收波首波的波幅以及接收波主频等参数。超声脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号在混凝土中传播的时间、振动幅度、波形及主频等发生变化，这样接收信号就携带了有关传播介质（即被测桩身混凝土）的密实缺陷情况、完整程度等信息。由仪器的数据处理与判断分析软件对接收信号的各种声参量进行综合分析，即可对桩身混凝土的完整性进行检测，判断桩基缺陷的程度并确定其位置。
　　

　　3工程实例
　　长沙某工程设计楼高33层，基础采用人工挖孔桩。设计桩身直径800mm~1600mm，桩身砼强度等级C30，桩端持力层为强风化泥质砂岩，基桩施工前场地整体开挖约6m，大部分桩开孔为强风化泥质砂岩，场地所处地势较高，桩基施工时基本无地下水。浇灌的混凝土为商品混凝土，按常理不应该在桩上部出现大的缺陷。据要求对该工程的34根桩进行了声波透射法检测，发现有几根桩近桩头部分无首波信号，尤其是48#桩在距桩顶0.00~1.80左右无首波信号，其检测波列见图2。此桩的桩头部分砼较好，施工中未见异常情况发生。超声检测从桩底向上进行，设备一直处于正常工作状态，排除管内水及仪器系统原因，此桩在进行超声波检测之前进行过低应变检测（见图3），从动测波形上并未发现有任何缺陷，况且在声波透射法检测中如果无首波信号，桩身在动测波形中会有较大的缺陷反应存在。

　　4检测时无首波现象要因分析
　　从超声脉冲检测原理及现场检测，对声波透射法检测中产生无首波现象做如下分析：
　　①检查声测管内是否注满清水（耦合剂），如果在采样状态下，迅速往声测管注满水（以防声测管破裂造成的水大量外流），至现象消除，否则将换能器提出声测管，相互靠近放在空气中，采样并观察是否有接收波形，如无接收波形，则可能为设备系统故障。
　　②将故障的设备换上平面换能器，将平面换能器的辐射面平行相对靠近进行采样，如波形正常，证明超声仪正常，仅仅是径向换能器故障。
　　若判断换能器故障时，接上径向换能器进行采样，如发射换能器发出响声、无接收波形，则接收换能器故障；
　　如发射换能器无响声，仅将发射换能器更换成平面换能器，将平面换能器的辐射面对准径向换能器的辐射体（中间部位）进行采样。如有波形，则接收换能器完好、发射换能器故障。否则，收、发径向换能器均有故障。如果以上两种原因均不存在，则可能是桩身存在严重缺陷。
　　③在桩身无首波部位向上或向下测点有首波，且首波渐变的，说明无首波原因是桩身存在严重缺陷所致。通过平测、斜测或扇形测试的方法综合评定缺陷程度及范围。如果出现无首波现象是突变的，且其上测点均无首波现象，且桩头部分桩身混凝土较好，应为声测管外壁与桩身混凝土脱空所致，最主要原因是在剔除桩头（使用机械设备）时，引起声测管与混凝土脱离（产生间隙）或者混凝土局部破损（产生裂隙）而造成，亦或是在桩身强度较低时对声测管来回碰撞等导致声测管外壁与桩身混凝土脱空，此现象虽然很少发生，且只发生在桩的上部，但不宜忽视。
　　5结语
　　通过分析声波透射法检测无首波现象产生原因，说明预埋超声管时不要出露桩头过长（建议不超过30cm），最好待桩身砼达到一定的强度后再开挖承台土体及剔除桩头工作，以免产生声测管外壁与桩身混凝土脱空现象。在声波透射法检测中若遇到桩身上部无首波现象时，不要肯定地认为是桩身缺陷所致，应分析原因，采用多种方法论证，达到客观评价桩身完整性。
　　参考文献
　　[1]建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）.北京:中国建筑工业出版社.2003.
　　[2]卞兆津，唐海军.声波透射法在混凝土灌注桩完整性检测中的应用.物探与化探，2006年第02期
　　[3]王闯,苑志强,张建元.声波透射法在大直径基桩检测中的应用.探矿工程-岩土钻掘工程2005年第08期
　　[4]陈凡，等.基桩质量检测技术.北京:中国建筑工业出版社.2003.
　　[5]公路工程基桩动测技术规范（JTG/TF81-01-2004）.北京:人民出版社.2004.