聲測管施工現場對地層及其它施工環境要求比較高,以及為了降低噪聲,防止擾民,常選用灌注樁作為基礎,該樁型既可以作為一種地基處理方法也可以作為樁基的一種形式。但是灌注樁成樁的工藝相對復雜,質量的穩定性相對較差,在成樁完成后需要對其進行檢測。
由于灌注樁的施工是在現場澆筑混凝土,面臨施工條件多變,土層中壓力的變化,而且澆筑的部分基本位于地下,導致灌注樁混凝土施工隱蔽性強,混凝土硬化及成型條件比較差,更容易產生一些樁身缺陷,如空洞、裂縫、夾雜物、局部疏松、縮頸,這些缺陷會影響建筑物的安全性與耐久性。因此在灌注樁施工完成后要采取必要的檢測方法以保證灌注樁的施工質量。
當前灌注樁的檢測方法主要有:鉆芯法、低應變動力測樁法、高應變動力測樁法、聲波透射法。其中聲波透射法相對于其他方法有如下優點:檢測全面細致、速度快、發射和接收聲波的探頭在聲測管內沿全樁長范圍內掃描,檢測范圍可以覆蓋全樁長。通過最近開發的聲波層析成像技術可以實現立體化的判別,該技術可以得出整個斷面聲波波速的分布圖像,可以清晰直觀的反映灌注樁的質量和內部缺陷,作為一種新興的檢測技術,可以預見在將來必將得到快速發展。
就地灌注樁是用施工機械或人力直接在地基土上用鉆孔、沖孔、或挖孔的方式成孔,就地澆筑混凝土而成的樁。按照成孔方式不同可以分為鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔樁。如果對施工工藝不加嚴格控制,對本身就比較復雜的地下隱蔽工程來說,成樁過程中總會出現一些樁身質量缺陷,而這些質量缺陷可以用聲波透射法進行檢測做出基本判斷。
聲波透射法的基本原理是:在基樁成孔后,灌注混凝土之前,在制作的鋼筋籠上綁扎或焊接聲測管,并保證聲測管的平行,使聲波發射和接收換能器可以沿聲測管順利地的上下通行,在樁身混凝土灌注若干天后開始檢測,用聲波榆測儀逐點檢測聲波穿透樁身各截面的聲學參數,然后對這些數據進行處理分析和判別,確定樁身混凝土缺陷的范圍、位置和程度,從而推斷樁身混凝土的連續性、完整性和均勻性狀況,評定樁身混凝土完整性等級。
灌注樁樁身缺陷會引起聲學參數的異常變化,但是不同類型的缺陷聲學變化特征也不同,雖然目前還難以根據聲學參數的變化對樁身缺陷做出明確無誤的判斷,但是通過實踐與現場驗證還是總結出了如下一些基本規律。
樁底沉渣:沉渣是松散介質,它本身的聲速很低,對聲波的衰減也相當劇烈,聲波一旦遇到沉渣,聲速和振幅均劇烈下降,通常在樁底出現這種情況多是由沉渣引起的。
樁身夾泥:由于在澆筑過程中導管提升不當,拔管速度過快,特別是在飽和淤泥或流塑狀態淤泥質軟土中成樁時,控制好拔管速度非常重要。若在樁身就是斷樁或縮頸,若在樁頂就是樁頂標高不夠。它的特點也是聲速和振幅明顯下降,只不過出現在樁身時往往是突變,出現在樁頂時緩變。
樁身離析:水下澆筑混凝土時,如果混凝土攪拌不均勻、水灰比過大或導管漏水均會產生離析現象。若是挖孔樁出現各斷面均測值異常的層狀缺陷則是因為施工中的事故引起的疏松層或樁孔下部排水不凈或混凝土澆筑后出水,混凝土被稀釋所致。
孔壁坍塌或泥團:在地下水滲流嚴重的地區,孔壁很容易坍塌,土體容易喪失穩定性而塌落。該情況聲速與振幅均下降,但下降多少視缺陷情況而定。如果是局部的泥團,并未包裹聲測管,則下降的程度并不是很大;如果泥團包裹聲測管,則下降的程度較大,特別是振幅的下降更為劇烈。
混凝土離析:混凝土澆筑時,施工方法不當會造成混凝土離析,造成在樁身某處粗骨料大量堆積,而鄰近部位出現漿多骨料少的情況。粗骨料多的地方,由于粗骨料多,而粗骨料本身波速就比較高,往往造成這些部位聲速值并不低,有時反而有所提高。但是由于粗骨料多,聲學界面多,對聲波的反射、散射加劇,接收信號削弱,于是波幅下降。至于粗骨料少而砂漿多的地方則正好相反:由于該處砂漿多,粗骨料少,測得的波速下降,但振幅值不但不下降,有時還會高于附近值。這雖然是由于粗骨料少,則聲波被反射、散射少的緣故。應采用波數和振幅兩個參數進行綜合的分析判斷。
混凝土氣泡密集:在灌注樁上部樁身有時會因為混凝土澆筑提管過快有大量空氣封在混凝土內。雖不一定造成孔洞,但可能形成大量氣泡分布在混凝土內,使混凝土質量有所下降。這種混凝土內的分散氣泡不會使波速明顯降低,但卻使聲波能量明顯衰減,接受波能量明顯下降,這是這類缺陷的特征。
本文對聲波透射法的基本原理以及混凝土灌注樁的常見缺陷性質與聲學參數關系進行了探討,歸納總結了灌注樁施工不良產生的一些質量缺陷,及基本正確的聲波透射法的檢測規律,在實踐中可以根據該檢測規律對灌注樁檢測工作做出基本正確的指導。