現(xiàn)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(fā)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(guī)范、檢查方法等有了明確規(guī)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(wěn)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(huán)節(jié)。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(huán)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(yōu)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(fā)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(fā)揮,而且孔斜還易出現(xiàn)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(xù)墻成槽質量檢測技術規(guī)程》(DGJ32/TJ117—2011)規(guī)定了超聲波成孔質量檢測的方法原理及數(shù)據(jù)分析評定。在行業(yè)標準《公路橋涵施工技術規(guī)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。
一.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l(wèi)1=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。
二.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(jié)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(wěn)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(tài);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(xiàn)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(xiàn)塌孔。大量現(xiàn)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(shù)計算法判定檢測結論。聲學參數(shù)計算借助測量獲得的聲學參數(shù)值,經(jīng)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。現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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。