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1、旋挖桩声波透射法检测技术的探讨【摘 要】本文通过对影响旋挖桩成桩质量的因素分 析，结合声波逢射法检测桩身完整性特点，对旋挖桩声波 透射法现场检测技术以及桩身完整性判断等环节进行了探 讨。【关键词】旋挖桩；声波逢射法；完整性检测前言随着国民经济的飞速发展，工程建设规模的扩大，桩 基础的用量越来越大，旋挖桩因其机械化程度高、高效、 施工安全等优点而得到大力推广。一些地方由于地质情况 较复杂，从事施工的人员素质高低不一，部分施工人员不 专业，造成旋挖桩工程质量难以保证，易于出现质量事故。 对旋挖桩完整性检测工作提出了更高要求。本文作者通过总结多年基桩检测的经验，对旋挖桩声 波透射法检测技术进行一些探
2、讨，希望能与大家共同交流。1影响旋挖桩成桩质量的因素作为一个检测人员，只有对影响成桩质量的因素以及 易于出现的质量问题有充分的了解，才能更有针对性地对 桩的质量进行检测。影响旋挖桩成桩质量的因素主要有以 下几方面：(1) 施工过程桩基嵌岩深度与持力层强度不易控制。 由于旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回 转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升 装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样我们只能通过 破碎的岩土对桩基嵌岩与持力层强度进行判断，而这样做 的准确性是很难把握的。(2) 桩底沉渣厚度不易控制。这是由旋挖钻机成孔工 艺中破碎岩上后不易清理造成的。(3) 孔壁护壁差。由
3、于旋挖桩机钻进速度快，主要 靠切土钻进，孔壁护壁同比钻、冲孔桩要差。特别在填土 和软土地层，塌孔和缩径容易发生，要给予重视。(4) 软土中孔内容易产生负压，形成孔壁缩径。旋挖 桩机钻筒与土体接触面比较大，在软土中如果钻进进尺大,钻斗提升过程容易产生负压，在增大旋挖桩机体上拔负 重的同时对孔壁稳定性有不利影响，容易形成孔壁缩径。2基本原理声波透射法检测桩身完整性的基本原理是利用声波的 透射原理，对桩身混凝土介质状况进行检测（见下图1）, 即将发射与接收声波换能器置于所测桩内预埋声测管中， 通过水的耦合，超声脉冲信号从一根声测管的换能器发射 出去，穿过待測的桩体混凝土，并经另一根声测管的接收 换能
4、器被仪器接收。当混凝土内存在不连续或破损界面时, 缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的逢射 和反射，使接收到透射波能量明显降低；当混凝土内存在 松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射, 接收到逢射波波列、能量等均要发生明显变化。通过分析 声波在混凝土中传播的声速、声幅、频率等声学参数特征 对桩身完整性进行判定。图13声波透射法现场检测技术经过近年来的发展，国内多种声波透射检测仪器已较 成熟，相关的规程规范已有详尽的要求，现就现场检测技 术总结如下：（1）做好施工资料收集：测试之前不但要收集到真实 准确的桩长、桩径、桩顶（测试面）标高、浇筑日期等资 料，还要了解场地工程地质
5、及水文地质情况，比如土层是 回填上还是原生土、厚度、成分以及嵌岩情况等，地下水 丰富与否，为后期有针对性的检测以及桩声完整性判断作 准备。(2) 检测工作最好在桩基大面积开挖前进行。由于旋 挖桩施工机械化程度高，许多工程桩基开挖均用机械化设 备，极易破坏声测管，所以有必要先用人工部分开挖，把 声测管找到，龄期达到要求后就可以进行检测了。(3) 检测时注意观察声测管内是否缺水。我们知道声 测管内缺水是无法作声波透射法检测的。由于下探头过程 中探头与电缆会排水，所以声测管要求一般要高于桩头 20cm,全管灌满水，并且要注意观察，及时补水。(4) 声波探头要用扶正器。扶正器的作用是调整声波 探头位置
6、，目的是测量更精确，同时也可起到消除干扰的 作用，我们知道声波探头与声测管均为金属，如没有扶正 器就极易因为声波探头与声测管的碰撞而产生干扰波。(5) 要重视试验工作。通过试验确定最佳的测试参数。一旦测试参数确定，在同一受检桩各检测剖面的检测过程 中，声测管间距、声波发射电压和仪器设置参数应保持不 变。(6) 测试过程要随时监控测试数据。目的是及时发现 桩身存在的质量问题，并监控仪器设备工作是否正常，保 证检测数据的可靠性，需做不少于3%的检查工作量。对声时值和波幅值出现异常的部位，采用水平加密、 等差同步、扇形扫测和声波CT等方法进行细测，准确确定 桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。(7)
7、重视桩底测试。我们知道旋挖桩桩底出问题的几 率较大，所以我们应重视桩的底部测试，要根据施工单位 提供的记录，确认声波探头是否下到位，也要注意不要因 为出现电缆迂集而错误加长实际测试深度，影响检测质量。(8) 对于大直径桩，由于声波要穿透的距离较大，还 需注意发射能量要大(用高发射电压)，能量大传播距离远, 这是较好理解的。4桩身完整性判定(1) 波列判别法：波列判别法非常直观。完整桩的波 形规则无畸变。而当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严 重缺陷时，超声波将产生波的散射和绕射，接收到的超声 波的参量(波形与波幅)均要发生明显变化，比如波幅明 显变低，波的周期变长，无法接收到波形等。(2) 声速
8、一波幅判别法：主要围绕声速、声幅、频率 这三个参数，再结合PSD值作为辅助异常点判据进行判定。 各种基桩检测规范中桩身完整性判定，也是根据这三个参 数有明确的判断标准。现在的声波仪软件大多能直接计算 出异常判断临界值，所以这个过程也不太麻烦。需要注意的是几个参数的综合判定是必要的。各单个 声波参数一般都能反映缺陷的存在，但他们又各有其特点 和局限性，因此将各声波参数综合起来可以提高判断的准 确性。这三个判定参数中，声幅可能是最不好判定的。建筑 基桩检测技术规范(JGJ106-2003)声幅判别只是识别首 波，根据我们观测到的经验，如果严格按规范执行，II类 桩、甚至III类桩数将大量增加，这与
9、实际情况是不符的。 因为声幅除会反映桩身混凝土的质量外，还要受声波探头 在声测管水中的耦合状态、声测管与周围混凝土的胶结状 态等的综合影响。这时可以结合整个波列情况作分析，可 以将前面46个波的波幅相加进行判断，这样与实际情况 更吻合。波列判别法和传统的声速-波幅判别法进行对比分析解 释，能大大提高桩身完整性判别的可靠性。5实例图2为完整桩的典型波列图及声速声幅曲纟戋图。完整 桩的波形规则、无畸变，声速、声幅曲线无异常。图2完整桩的典型波列图及声速声幅曲线图图3为重庆市北砖区某项目57号旋挖桩的测试资料， 本场地回填土较厚，深的地方近20米，桩基施工前进行了 强夯处理。该桩长24.8米，从波列
10、图及声速声幅曲线分析, 该桩在20.4米以下声速、声幅均低于临界值，主率也明显 变低，根据声速-波幅判别法判定为IV类桩。施工单位在处 理该桩时，发现该段夹泥严重。分析原因为该场地回填土 较厚，虽然进行了强夯处理，但影响深度有限，导致该孔 护壁差，浇注混凝土时塌孔所致。图3某厂房项目57号桩波列图及声速声幅曲线图图4为某厂房项目17号旋挖桩一剖面的测试资料，该 桩长30. 6米，桩径1.2米，其中18. 5米20. 0米未采集 到波形，其他两剖的测试资料也相似，利用波列判别法判 断该位置存在严重缺陷，该桩为IV类桩，施工单位在处理 该桩时发现该部位混凝土松散、涌水。这种缺陷是比较好 判断的，但
11、也要注意确认检测数据的准确性，特别是在桩 顶部，是否因为设备工作不正常、声波管破裂无水等造成。 对于严重缺陷桩，即III类、IV类桩的判断要慎重，最好能 换人、换设备复检，以免给工程造成不必要的损失。图4某厂房项目17号桩波列图及声速声幅曲线图6结语根据我们近期的的检测结果看，现阶段旋挖桩成桩质 量比其他常用工艺的基桩要差，加强旋挖桩完整性检测有 其紧迫性。作为检测人员应熟悉旋挖桩的施工工艺，并对 旋挖桩各种缺陷成因进行综合分析，这样才能使我们的检 测工作更有针对性。另外检测人员还应不断学习新的检测 方法，利用综合检测方法可以更好地保证检测工作质量。参考文献：1汤杰，吴国兴.等.声波逢射法在基桩完整性检测中 的应用范例J.广东建材，2010 (08)2建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)