現(xiàn)如今,樁基成孔質(zhì)檢方法成為樁基檢測(cè)中的關(guān)鍵構(gòu)成部分。當(dāng)前,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和交通、建筑等領(lǐng)域發(fā)布的關(guān)于樁基工藝技術(shù)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)混凝土灌注樁成孔性能的檢驗(yàn)要點(diǎn)、檢驗(yàn)規(guī)范、檢查方法等有了明確規(guī)定及要求,而超聲檢測(cè)就是其中之一。
灌注樁超聲成孔檢測(cè)的重要性
灌注樁屬于建筑結(jié)構(gòu)中常用的樁基模式,其將頂部構(gòu)造的荷載傳送入深層穩(wěn)固的土層和巖層,降低建筑結(jié)構(gòu)的不均勻下沉。灌注樁的建設(shè)包括成孔與成樁兩類(lèi),其中,成孔屬于灌注樁建設(shè)的首個(gè)環(huán)節(jié)。成孔施工因?yàn)槭窃诘叵隆⑺型瓿?,質(zhì)量難以控制,復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境或施工過(guò)程的失誤均會(huì)引起塌孔、縮孔、樁孔傾斜、沉渣太厚等情況。成孔性能的優(yōu)劣直接關(guān)系著混凝土澆筑后的成孔效果:樁孔徑較小,就導(dǎo)致樁頂部承重降低,整樁性能下降;樁孔擴(kuò)徑會(huì)造成成樁頂部側(cè)阻力加大,而底部側(cè)阻力無(wú)法徹底發(fā)揮,而且單樁的混凝土澆筑量增多,成本增加;樁孔傾斜轉(zhuǎn)變了樁豎向性能,制約著樁基承載力的發(fā)揮,而且孔斜還易出現(xiàn)吊鋼筋籠不易、塌孔、鋼筋防護(hù)層厚度不夠等情況;樁底沉渣太厚令樁長(zhǎng)縮減,限制樁頂端承重水平。所以,在混凝土澆筑前開(kāi)展灌注樁成孔質(zhì)檢工作對(duì)成樁質(zhì)量非常重要。江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《鉆孔灌注樁成孔、地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(DGJ32/TJ117—2011)規(guī)定了超聲波成孔質(zhì)量檢測(cè)的方法原理及數(shù)據(jù)分析評(píng)定。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50)對(duì)成孔質(zhì)量作出了明確要求。
超聲成孔檢測(cè)原理及檢測(cè)方法
成孔質(zhì)量檢測(cè)包括孔徑、孔深、垂直度、成渣厚度等,利用超聲成孔質(zhì)量檢測(cè)儀進(jìn)行灌注樁孔徑、孔深、孔壁垂直度檢測(cè)。超聲成孔質(zhì)量檢測(cè)儀由主機(jī)、超聲探頭、深度測(cè)量裝置和提升機(jī)構(gòu)組成,測(cè)量孔徑、孔深、垂直度的原理如圖1所示。
一.檢測(cè)原理
利用超聲成孔質(zhì)量檢測(cè)儀進(jìn)行灌注樁孔徑、垂直度檢測(cè)。超聲探頭在設(shè)備的控制下,由孔口勻速降低,深度檢測(cè)設(shè)備測(cè)取探頭放入的深度并傳至主機(jī)。因?yàn)槟酀{聲阻抗低于土層和巖石結(jié)構(gòu)的聲阻抗,超聲波基本由孔壁形成全反射,反射波通過(guò)泥漿傳遞后讓換能器采集,反射波抵達(dá)的時(shí)間就是超聲波在孔洞泥漿內(nèi)的傳遞時(shí)間t,即聲時(shí)。檢測(cè)探頭上安裝4組換能器,4組探頭呈正交十字檢測(cè)鉆孔兩個(gè)角度的孔壁剖面。檢測(cè)探頭兩個(gè)角度相反的換能器到孔壁的間距是l1、l2,測(cè)得聲波在路徑l1、l2上的往返傳播時(shí)間分別為t1、t2,假如泥漿的聲波速度為c(c可通過(guò)實(shí)測(cè)得到那么有l(wèi)1=ct1/2、l2=ct2/2,樁孔于該斷面檢測(cè)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。
二.檢測(cè)方法
1.檢測(cè)前準(zhǔn)備
測(cè)量泥漿比重,泥漿指標(biāo)不符合技術(shù)要求會(huì)使檢測(cè)截面模糊或者檢測(cè)不到反射界面。井口平行安裝兩個(gè)帶槽鋼軌,把線架順著導(dǎo)軌推入井口頂部,調(diào)節(jié)線架令頭處在井口中心,并保證線架水平可靠放置;檢測(cè)絞車(chē)機(jī)架應(yīng)穩(wěn)定,儀器盡量對(duì)中,檢測(cè)前務(wù)必檢查線架各個(gè)滑輪和部件是否靈活運(yùn)轉(zhuǎn),尤其是探頭上方大動(dòng)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(tài);用干抹布或紙巾擦干凈探頭的8個(gè)傳感器表面,使其光滑明亮,再給8個(gè)傳感器表面均勻涂抹薄薄一層真空硅脂,增強(qiáng)信號(hào)接收效果。
2.泥漿波速及比重的測(cè)定
井徑、垂直性測(cè)試中的關(guān)鍵內(nèi)容是檢測(cè)泥漿波速:波速檢測(cè)通常是在所查孔的端口處理,按照端口所檢查的聲時(shí)值及丈量的孔井徑,就能獲得泥漿波速值。樁孔施工中,機(jī)械不可避免地碰撞孔壁。若地層松散,極易出現(xiàn)塌孔,導(dǎo)致泥漿內(nèi)懸浮物質(zhì)增加,泥漿比重很大,加之機(jī)械設(shè)施旋轉(zhuǎn)而形成的氣泡,將對(duì)超聲波能量產(chǎn)生巨大的散射與衰減?;夭ㄐ盘?hào)較弱而無(wú)法接收到,不能顯示孔壁圖形。但泥漿比重也不得過(guò)低,隨著鉆孔深度加大,周邊土體應(yīng)力會(huì)再次調(diào)整,如果最高主壓應(yīng)力與最低主壓應(yīng)力和垂直主應(yīng)力達(dá)到某個(gè)比例時(shí),即超出土體的抗剪強(qiáng)度則極易出現(xiàn)塌孔。大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(jì)算
超聲成孔檢測(cè)儀檢查孔徑、垂直度,基于聲學(xué)參數(shù)計(jì)算法判定檢測(cè)結(jié)論。聲學(xué)參數(shù)計(jì)算借助測(cè)量獲得的聲學(xué)參數(shù)值,經(jīng)計(jì)算獲得樁孔深度上所有檢測(cè)位置的孔徑、垂直度,該方法精確度很高。
4.應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
測(cè)試的孔壁附近不會(huì)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(huì)影響判讀的準(zhǔn)確性?,F(xiàn)階段的儀器還是比較笨重,特別要注意儀器的架設(shè),保證人身安全。
成孔質(zhì)量關(guān)系到成樁質(zhì)量,每個(gè)檢測(cè)孔必須有工程名稱(chēng)、檢測(cè)孔號(hào)、檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)孔徑、孔深、垂直度等;使用超聲成孔檢測(cè)法,泥漿的比重越高,懸浮顆粒越大,則信號(hào)散射和衰減越快。由于受施工工藝、施工流程、施工機(jī)械及人為操作等影響,基樁成孔往往會(huì)造成擴(kuò)徑、縮徑等質(zhì)量問(wèn)題,在樁基檢測(cè)中,通過(guò)檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的技術(shù)及質(zhì)量問(wèn)題,查找原因改進(jìn)施工工藝和施工流程。