超声波法检测灌注桩缺陷的探讨

文／靳亚青 刘宁

近年来，随着社会经济与科学技术的不断发展进步，建筑行业的飞速发展，从而使得桩基础被社会大众所认可，并且得到广泛应用。因此，超声波检测技术也随之得到推广，并且针对超声波检测技术，我国相关部门还为此制定一系列相关的规章制度，促使超声波检测技术在建设工程中得到广泛应用和普及。在实际工程中，如何实践规范的超声检测技术、如何根据所获得的信号类别进行缺陷判断等都需要相关的专业知识，以及丰富的实践经验。从而对灌注桩是否存有缺陷做出判定，保证灌注桩的质量，为工程质量验收工作提供相应的技术参考，以及后续工程检测工作提供相关经验。

1、超声波法检测技术的原理

对灌注桩进行超声波检测工作时，首先要做的工作是在被测灌注桩内事先埋置若干根竖向且彼此之间处于平行状态的声测管，利用声测管作为超声波法检测的有利传播通道，将超声脉冲发射换能器以及接收换能器合理安置在声测管的内部之中，然后向声测管内部注入清水，直至注满为止，然后打开声脉冲发射器等相关仪器，让其发射超声脉冲，使其穿过待测的灌注桩自身，最后由接收换能器进行接收传播信号，并且收集信号相关数据，并依据接收信号判读出超声波在穿过灌注桩时的声时值、接收波的波幅等相关的参考数据值。超声波脉冲信号在灌注桩内部传播的过程中，因超声波发生绕射、折射以及不同的吸收缩减，导致接收信号在灌注桩内部传播的时间、振动幅度以及主频等发生本质上的变化，从而促使接收信号自身携带灌注桩实际缺陷情况、完整程度等相关信息。

超声波在灌注桩内部进行传播时，一旦遇到灌注桩质量有缺陷的情况时，比如离析、夹泥等缺陷状况，声波将会出现衰减现象，部分超声波也会绕过灌注桩缺陷进行继续传播，从而使得超声波传播的时间大大增加，波速相对减少，从而产生慢射的现象，当超声波遇到有空洞的灌注桩空气界面时，则会产生反射或者是散射的现象，从而导致波幅减少；由于灌注桩缺陷致使外层混凝土保护层不连续，致使超声波传播路径迂回复杂，引起波形发生畸变。由此可见，超声波在有缺陷的灌注桩内部进行传播时，波幅会不断减小，声时值加大，以及波形发生畸变。合理利用相关仪器和数据处理软件以及判断分析软件等，对接收信号的各种参数值进行全面综合的数据分析，就可以对灌注桩自身的完整性、内部是否有缺陷性质以及位置等做出相应的合理判断，从而完成超声波检测工作，保证灌注桩的质量以及安全性。

2、以PSD值和声时临界值以及波幅波形综合判断

在灌注桩实施超声波检测过程中，曾经出现灌注桩在检测时没有发现质量问题，可换成另一种检测方法则显示灌注桩质量有缺陷的现象。也就是说用低应变动力对灌注桩进行缺陷检测时，则显示灌注桩桩身质量完好，并未发现明显的缺陷，但是使用超声波法再次对灌注桩进行缺陷检测时，就发现灌注桩本身内部存在一些轻度的缺陷，很难被察觉发现。造成这一现象的主要原因是因为声测管之间在埋置时没有达到平行状态以及灌注桩桩身均匀性比较差，没有符合质量标准，造成超声波传播过程中的声时标准差和声时标准离差系数出现偏差。下面以河南省某大桥的四号墩和二号墩灌注桩进行检测说明：

（1）当声测管处于平行状态情况下，按照河南省交通厅质监站的行业标准要求，某大桥的四号墩和二号墩灌注桩的完整性皆可被评为B类桩。

（2）当声测管预埋位置没有达到平行状态时，造成声测管无法发平行的原因大部分是灌注桩内部钢筋发生扭曲，致使声测管发生位移，甚至位置距离移动比较大，最终导致声时值出现误差偏离。同时，由于钻孔灌注桩自身具有独特的施工特点，砼的均匀性比较差，最终造成超声声时值相对比较离散。但是，PSD值测量方法与其则大不相同，它可以最大化发挥自身的潜力优势，将非缺陷因素造成的一些误判现象扼杀在摇篮里。相关人员认为灌注桩的PSD值保持正常的情况下，声时值则会随着灌注桩的深度增加而呈现出具有一定规律性的递减，在超声波传播速度正常，波形无明显畸变的情况下，仍然出现声时标准离差比较大的现象时，大部分原因可能是由两根声测管在埋管施工时没有达到平行，而且砼的均匀性没有达到所需的标准要求所造成的结果。由此可见，灌注桩本身的完整性是满足超声波检测工作顺利进行的实际需求标准。

3、声测管应平行并一直埋置至桩底

灌注桩工程在施工作业过程中，为了保证钢筋笼底部保护层符合施工要求的厚度，相关参与施工人员往往会将钢筋笼悬挂起来，确保其离灌注桩桩底五厘米左右，而声测管必须是提前捆绑并且固定在钢筋笼内部。如果声测管底部与钢筋笼底部同时处在同一平面之上，会对钢筋笼底部以下砼质量检测工作带来一定影响，增加工作难度。而钢筋笼底部以下区域的质量是否符合检测标准，直接反映灌注桩底部砼质量好坏以及灌注桩桩底沉渣的实际情况。目前，相关部门对灌注桩底部检测工作以及质量标准中增添了一些新的要求，例如：端承桩桩底沉渣不可以超过5厘米，一旦灌注桩桩底出现5厘米测试的盲区，极有可能导致超声波法检测数据结果存在误差，无法对灌注桩底部的沉渣情况进行有效准确的判定，因此，为了尽可能减少灌注桩的检测盲区，从而提高超声波对灌注桩检测质量结果的精准度，所以要求相关施工单位在声测管施工过程中，一定要保证声测管可预埋位置至灌注桩的桩底，并且与之处于平行的状态。

4、建议用常规对测法检测、斜侧法进行复核验证

在项目工程超声波检测实践过程中，曾出现采用超声波常规对测法对某灌注桩进行检测时，但是并未发现测点的测值和波形出现异常，可是在检测过后再次采用钻芯法进行检测时，却在该灌注桩距离顶端一米三到一米四的距离范围内，发现严重的离析缺陷现象。对于这种现象，相关工作人员进行实地考察以及结合相关科学技术手段等进行综合分析得出，灌注桩在这个部位出现离析缺陷的主要原因是这个部位与对测线刚好处于错开状态，常规的对测法检测对其无法进行检测工作，导致灌注桩出现漏判现象。如果采用常规对测法对灌注桩进行检测之后，在条件允许的情况下，可以再次采用斜侧法对灌注桩检测结果进行复核验证，也就是说将发送换能器与接收换能器错开一定的距离，再次对灌注桩进行检测实践工作，获得所需的斜侧线中的测值和波形的相关信息，并依据信息判断灌注桩是否存在缺陷，如若有缺陷，可结合对测法判断出灌注桩缺陷的大致位置。

5、结合《动力检测规程》综合分析缺陷因素

目前，声幅作为灌注桩缺陷检测工作中最敏感的一项声学参数，通常用分贝值形式来表示。而在工程超声波检测实践的过程中，常常会发现灌注桩本身内部存在一些微小的缺陷，虽然这些缺陷并未对声时、波速以及强度产生影响，但却对声幅产生一定影响，特别是在声幅值衰减方面表现的最为显著。在实际施工过程中，比如灌注桩施工作业时，其在水泥搅拌环节尤为重要，特别是水泥在搅拌过程中是否搅拌均匀，达到工程施工要求。如果水泥搅拌不均匀，最终会导致灌注桩自身内部出现一些微小的缺陷，比如细微的裂缝等。基于此，所获得的声幅变化常常会超出声幅临界值，但若是仅仅因为这一点就判定该灌注桩存在缺陷，会显得比较牵强，没有任何的说服力度。因此，在对相关数据进行整理分析时，要将声时值和声幅值二者之间有机的结合在一起，之后再进行相关数据分析。如果可以将声时值和声幅值进行加权组合，那么就可以形成一个新的参数值，以此来评价砼质量。而这样的检测结果相对于两个独立的参数值来评价要全面一些。

结束语：

综上所述，通过对灌注桩超声波检测实践过程中发现，PSD判别法与其他检测技术大不相同，它本身存在一些其他检测方法没有的优势，而近年来PSD判别法早已成为我国灌注桩质量超声波法检测的重要分析方法之一。故而，我国大力提倡灌注桩进行缺陷检测判断时，可以将PSD值和声时值以及波形畸变程度作为主要检测方法，波幅临界值作为辅助数据协助其进行综合分析。另外，在使用常规对测法对灌注桩进行缺陷检测时，还需要使用斜侧法对灌注桩进行复核验证，以便做出更全面、更准确的判断，从而保证灌注桩的质量。