地下连续墙接头检测技术的研究与应用

2014-08-27李江

中国高新技术企业 2014年15期

李江

（广东华隧建设股份有限公司，广东广州 510620）

摘要：地下连续墙施工时的先行幅和后继幅间的接缝处易成为围护结构防水的薄弱环节，尤其是采用工字钢接头，接头处易发生夹砂、夹泥的情况，容易导致基坑开挖过程中出现接头漏水、漏砂的情况，是车站基坑施工的致命风险点。文章介绍了一种自行研发的地下连续墙接头检测技术，对以后采用地下连续墙做围护结构的深基坑施工有很好的借鉴作用。

关键词：地下连续墙；接头检测；超声波透射法；PSD判据

中图分类号：TU476文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0033-02目前，国内对于地下连续墙施工的相关检测主要分为施工过程的成槽宽度探测和施工后地下连续墙的完整性检测。前者的成槽宽度探测属于施工过程控制，主要是通过探测成槽宽度来调整成槽的工艺，属于施工过程质量控制的措施工。

1原理

地下连续墙接头出现质量缺陷的原因，主要是因地下连续墙一期槽段混凝土浇注时混凝土出现绕流或是因二期槽段接头清理不到位而夹泥、夹砂造成，当地下连续墙接头存在夹泥、夹砂等缺陷时，声波将绕过缺陷继续传播或在低速介质中传播，这样会使声时相对延长，波速相对降低；同时声波在缺陷区将产生吸收衰减和散射衰减，造成声波能量耗损，使接收波波幅明显下降，从而在缺陷背后形成一个声阴影；另外，超声脉冲波是复频波，当脉冲波穿过缺陷区时会产生“频漂”现象；由于超声脉冲波在缺界面产生反射和折射，形成不同的波束，这些波束由于传播路径不同或由于在反射界面上产生波形转换而形成横波等原因，使到达接收换能器的时间不同，结果造成接收波成为许多同相位或不同相位的波束的叠加波，导致波形畸变。因此，可以根据波速、波幅、频率等大小和形态的异常及结合工程情况，综合判定地下连续墙接头的完整性，从而实现地下连续墙接头质量的检测。

2地下连续墙接头的检测方法

根据超声波透射法的工作机理，在地下连续墙施工时在一期槽段、二期槽段钢筋笼的两侧各预埋一根声测管，作为换能器的通道。待连续墙施工完成后，将连续墙接头两侧的声测管灌满水，通过水的耦合，使得超声脉冲信号可从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的声测管接收信号，再通过超声仪测定有关参数并采集记录、储存以供分析使用。通过分析采集的数据对接头的质量进行判据，得到最终接头质量检测的结果。

2.1检测设备的选用

地下连续墙接头检测的工作原理与地下连续墙完整性相同，因此超声波检测仪可选用目前常用的声波检测仪。

2.2声测管管材的选择

声测管宜选用无缝钢管，而不宜选用PVC管，虽然PVC管透声性能很好，但是由于地下连续墙浇筑的混凝土水化热高，浇筑混凝土时PVC管会膨胀，混凝土初凝过程会收缩，从而使得PVC管与混凝土之间出空隙，声波在空气中传播弱，且速度慢，对检测的影响很大，极易造成误判，因此选用钢管，管径为2英寸。

2.3相邻槽段声测管的埋设要求

在混凝土中，声场所及的空间内的任何一点都存在着一次声波（即入射波）及二次声波（即反射波、折射波和波形转换后的横波）。探头所接收到的信号是一次波和二次波的叠加。因为直接穿越的一次波所走的距离较短，所以先到达接收探头，其衰减作用与二次声波相比较弱。二次声波经过多次反射，所走距离较长，其中部分横波波速较慢，它到达的时间要比一次波滞后。为了接收较强的叠加信号，因此相邻声测管埋管不宜过大，根据超声波检测单位的现场经验，相邻声测管埋管间距控制在60～80cm最佳。

2.4谐振频率范围的选用

超声波在混凝土中传播衰减较大。由于混凝土中存在广泛的声学界面，因此，其散射损失是非常明显的。如果把骨料视为分散在砂浆中的球状障碍物，超声波散射功率的大小与频率的平方成正比。因此，为了使超声波在混凝土中的传播距离增大，往往采用比金属材料探伤所采用的频率低得多的超声频，通常地下连续墙完整性检测是选用为30～50kHz的低频波，接头声波检测时，管距越大，频率宜更低，检测效果更佳。接头声波检测宜选用的谐振频率宜为20～30kHz。

2.5拉线的速度控制

声测检测时，拉线的快慢直接影响信号成像的效果，从而影响判据。拉线速度过快的容易造成“频飘”，数据采集接收终端接收的信号容易失真，从而有可能造成误判；拉线速度慢点拉收的信号稳定，因此连续墙接头检测时拉线的速度宜慢不宜快，通常地下连续墙完整线检测的拉线速度为20～40cm/s，而对于接头的声波检测时，拉线速度宜控制在10～15cm/s。

2.6评据方法的选用

采用超声波透射法对地下连续墙进行检测最重要的是对检测数据进行数据分析和结果判定，其检测需要分析和处理的声学参数是声速、波幅、主频。而如何应用这些声学参数进行判定是超声波透射法测墙的关键，其分析判定方法有：声速判据、PSD判据、波幅判据和主频判据。PSD判据突出对声时的变化，对缺陷的敏感度在各种判据法中最为明显，同时也减小了因声测管不平行造成的测试误差对数据分析的影响，所以PSD判据比其他方法具有独特优势。

3应用效果

图1接头检测声速、声幅、PSD曲线图

上述地下连续墙接头检测技术在广佛线二期工程某车站施工中应用，共计检测围护结构的地下连续墙接头101个，检测结果揭示6个接头存在较为严重的质量缺陷。现场接头检测的PSD曲线成果图如1所示。

从图1看出，在距墙顶1.8～2.0m处PSD曲线出现测点异常，所对应的声速也异常，明显低于临界波速值；11～12.5m处PSD曲线出现测点连续异常，说明该接头在对应部位存在较为严重的缺陷，很有可能是夹泥或是混凝土松散，均有可能危害基坑开挖的安全。

接头检测完成后对存在质量缺陷的接头进行了有针对性的，即只对有缺陷的具体部位进行预加固处理，节省了加固费用。目前该基坑已开挖完成，开挖过程中未出现连续墙接头漏水、漏砂的现象，基坑开挖顺利，确保了施工工期。而与本工程工程地质以及施工工艺相同的两个标段均出现了接头漏水、漏砂的情况。

4结论与建议

4.1结论

（1）该项技术首次提出利用超声波透射法对地下连续墙接头进行检测，填补了国内地下连续墙施工完成后进行接头质量检测的空白。

（2）根据地下连续墙接头检测的特点和目的对声测的埋管间距、谐振频率的选用、拉线的速度、判据方法的选用等进行了研究和分析，并制定了接头超声波检测的合理参数，形成了一套较为完善的地下连续墙接头检测施工技术。

（3）可快速检测出地下连续墙接头的质量，提前进行预加固处理，对接头的处理由以往的被动处理转为主动预防，可规避地下连续墙接头漏水、漏砂的致命风险点，降低了深基坑施工的安全风险。

（4）可准确地检测出地下连续墙接头质量缺陷的具体部位，方便采取有针对性的预加固处理，免除了以往对有怀疑的接头均进行处理加固，可节省施工成本。

4.2建议