一、聲波透射法測(cè)樁簡(jiǎn)介
在現(xiàn)代工程建設(shè)中，將荷載傳遞至穩(wěn)定深層土體中的樁基礎(chǔ)是既經(jīng)濟(jì)又安全且施工工藝成熟的基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量高低將直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命，現(xiàn)有基樁檢測(cè)手段中，聲波透射法準(zhǔn)確性較好、檢測(cè)效率較高、技術(shù)成熟，應(yīng)用較普遍。
二、聲波透射法測(cè)樁的原理及方法
1、原理
當(dāng)超聲波在砼中傳播遇到缺陷時(shí)，如裂縫、夾泥、空洞、蜂窩、松散、強(qiáng)度低或集料不均勻等，聲波將發(fā)生繞射、折射、反射，能量衰減，聲時(shí)增大，聲速降低，波幅減小，波形畸變。
聲波透射法檢測(cè)樁身混凝土完整性正是利用聲學(xué)參數(shù)的變化作為檢測(cè)的理論基礎(chǔ)。在基樁鋼筋籠內(nèi)側(cè)固定鋼管或PVC管作為聲波換能器的通道；檢測(cè)前將測(cè)管灌滿清水，作為耦合劑；將換能器置于測(cè)管中，發(fā)射換能器按一定周期發(fā)射多頻脈沖超聲波，接收換能器將接收到的聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)聲波儀放大、儲(chǔ)存、處理及專用軟件分析，根據(jù)聲學(xué)參數(shù)的變化及
其它因素，對(duì)樁身混凝土進(jìn)行綜合判定，確定其完整性。
2、適用范圍
聲波透射法一般適用于樁徑大于0.8m的灌注樁，當(dāng)樁徑小于0.8m時(shí)，聲波換能器與測(cè)管的耦合會(huì)引起較大的相對(duì)測(cè)試誤差；當(dāng)管間距大于一定長(zhǎng)度后，累積的微小缺陷將影響對(duì)基樁的判斷。樁長(zhǎng)無(wú)限制，型式可為圓樁或方樁；施工工藝可為人工挖孔或機(jī)械沖孔，基樁受力型式可為端承樁或摩擦樁，可為抗滑樁或結(jié)構(gòu)受力樁。
3、方式
根據(jù)測(cè)管埋置情況，檢測(cè)方式分為雙孔檢測(cè)、單孔檢測(cè)和樁外檢測(cè)。
?。?）雙孔檢測(cè)。將發(fā)射、接收換能器分別置于兩根測(cè)管中，根據(jù)兩換能器的相對(duì)高差，采取平測(cè)、斜測(cè)、扇形掃測(cè)等方式。
?。?）單孔檢測(cè)。單孔檢測(cè)是將發(fā)射、接收換能器通過(guò)隔聲
材料連接在一起，并一同放置于同一孔道中，聲波通過(guò)水耦合劑、混凝土介質(zhì)繞射，分析接收到的聲波，判斷孔道周?chē)炷临|(zhì)量。
?。?）樁外檢測(cè)。樁外檢測(cè)是在基樁頂放置功率較強(qiáng)的低頻發(fā)射平探頭，基樁外鉆一孔作為接收換能器通道。聲波穿過(guò)混凝土、樁與測(cè)孔間的土由接收換能器接收各種聲學(xué)參數(shù)，作為分析、判斷的依據(jù)。
4、樁身完整性判定
?。?）聲速判據(jù)
聲速最穩(wěn)定、可靠性最高，但目前沒(méi)有具體量化的公式表達(dá)所有砼聲速與強(qiáng)度的關(guān)系，僅在同條件下通過(guò)聲速大小比較砼質(zhì)量的好差。當(dāng)實(shí)測(cè)聲速低于數(shù)理統(tǒng)計(jì)概率確定的聲速臨界值時(shí)，作為可疑缺陷點(diǎn)。
（2）聲波頻率
當(dāng)聲波遇到砼缺陷時(shí)，因衰減嚴(yán)重、主頻明顯降低，間接反映混凝土質(zhì)量好壞，但不同剖面及不同基樁可比性不強(qiáng)，只適用于同一剖面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)比較。因此，主頻變化僅作為輔助判斷。
?。?）波幅判據(jù)
波幅是表征聲波穿過(guò)混凝土后能量衰減程度的重要參數(shù)。波幅沒(méi)有聲速、主頻穩(wěn)定，但對(duì)缺陷砼更敏感，由于受多種因素影響，只用于同條件的相對(duì)比較。當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，作為可疑缺陷區(qū)。
?。?）聲波波形
波形是聲波能量的總體反映，在檢測(cè)時(shí)，除逐點(diǎn)讀取聲波的聲時(shí)、波幅等，還應(yīng)注意觀察整個(gè)波形的變化，作為綜合判定的重要參考。
?。?）PSD判據(jù)
為增大聲時(shí)的權(quán)值，以聲時(shí)—深度曲線上的斜率與聲時(shí)變化的乘積PSD值作為異常點(diǎn)判據(jù)。根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合其它聲學(xué)參數(shù)的變化情況，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。
根據(jù)上述判據(jù)，對(duì)基樁完整性進(jìn)行綜合判定。綜合判定首先分析波速與波幅均明顯偏低的測(cè)點(diǎn)和區(qū)域并結(jié)合PSD判據(jù)確定異常部位，其次對(duì)可疑點(diǎn)加密細(xì)測(cè)。
三、工程應(yīng)用
根據(jù)基樁類型、成樁方式和施工工藝，基樁缺陷大致分為以下原因：
1、人工挖孔澆注普通混凝土
1）、受地下水沖刷影響
某人工挖孔、普通混凝土基樁，位于河灘上，地下流動(dòng)水將水泥漿完全沖刷掉，砂石完全離散；造成樁底以上4.5米區(qū)域波速和波幅均衰減，PSD判據(jù)突變；經(jīng)鉆取芯樣，驗(yàn)證了檢測(cè)結(jié)論。
2）、混凝土有雜物
某人工挖孔、普通混凝土基樁，因水泥包裝袋裹附于混凝土中，而水泥袋包裹的砼密實(shí)程度很低，造成缺陷區(qū)域的波速和波幅均衰減明顯。
2、機(jī)械成孔灌注水下混凝土
1）、樁底沉渣
某機(jī)械成孔、水下混凝土基樁，因樁底清孔時(shí)，未將沉渣清干凈，造成樁底以上1m區(qū)域，波速和波幅同時(shí)衰減；通過(guò)鉆芯，在樁底段僅取出破碎砼，驗(yàn)證樁底有沉渣。
2）、斷樁
某機(jī)械成孔、水下混凝土基樁，因澆注混凝土?xí)r，導(dǎo)管提升過(guò)快，護(hù)壁泥漿與砼混合，形成斷樁；波形圖上各剖面波速衰減明顯，波幅無(wú)顯著變化，PSD判據(jù)突變；通過(guò)鉆芯，發(fā)現(xiàn)混凝土與泥漿混合。
3）、混凝土離析
某機(jī)械成孔、水下混凝土基樁，因砼離析，造成砂漿多粗集料少。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)基樁各剖面在樁頂以下6.0m～6.5m區(qū)域波速明顯降低，但波幅衰減不顯著；通過(guò)鉆取芯樣，及芯樣砼抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證了混凝土離析，且砼強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
四、體會(huì)
1、檢測(cè)前，應(yīng)重點(diǎn)了解基樁類型、地質(zhì)勘察情況、施工工藝等；特別是：澆注砼過(guò)程中，有無(wú)超過(guò)30min的停頓；若為沖孔水下砼基樁，導(dǎo)管有無(wú)提漏、有無(wú)堵管及樁底清孔情況；若為人工挖孔普通砼基樁，有無(wú)地下水、地下水的位置、流量、是否為流動(dòng)水及地下水的處理情況。
2、從成樁到檢測(cè)的間隔時(shí)間宜滿足規(guī)范要求，因在砼完全硬化前，波速誤差較大；在砼硬化后，密實(shí)程度大幅提高，波形曲線有較大發(fā)展。
3、若聲測(cè)管外裹附泥團(tuán)，檢測(cè)時(shí)常被誤判為層狀缺陷，可以通過(guò)斜測(cè)確定缺陷的具體位置、區(qū)域。
4、聲波換能器若接觸測(cè)管壁（鋼管），聲波會(huì)發(fā)生畸變，應(yīng)加扶正器使換能器始終在測(cè)管中間；換能器提升速度應(yīng)保證波形完整，宜在5～20cm/s之間。
