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摘要：本者长期从事市政道路工程、水利工程、桩基工程试验检测工作。曾参与中山西江引水工程的地基基础试验以及中山众多市政道路的原材料、验收试验。本文结合以往工程经验简探析钻孔灌注桩桩基检测技术，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：钻孔灌注桩
灌注桩的成孔是在桩位处的地面下或水下完成的，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。灌注桩成桩质量通常存在两个方面的问题，一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩颈、护颈、混凝土离析及桩顶混凝土密实度较差等。二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。下面就以超声波透射法介绍如何进行桩基检测。
一、原理：
利用频率很高的超声波（20 kHz～500 kHz）作为信息的载体来对}昆凝土构件进行探测的方法。因采用的频率高、波长短，故该方法的分辨率高，对缺陷的反映灵敏。当混凝土的组成材料、工艺条件、均质性以及测试距离都一定时，超声波在其中传播的速度、首波的幅度和接收信号的频率等声学参数的测量值应该基本一致。如果混凝土中局部存在离析、夹泥、断裂、空洞和不密实现象等缺陷时，声波要绕过缺陷，或者在传播速度慢的介质中通过，传播的时间长，造成计算声速降低。同时，由于缺陷界面的反射、散射，声波的波幅也随着能量损失而显著下降，其频率也会明显降低，波形有时也会产生畸变。因此，可以利用超声波在混凝土中传播的声学参数：声速C、频率F、波幅A 的变化及波形来分析混凝土的质量。向待测的混凝土发射超声脉冲，使其穿过混凝土，然后接收穿过混凝土后的脉冲信号，仪器显示超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接收信号的波形、波幅等，据此判断桩的质量。
二、超声波透射法的现场检测步骤
1）连接所有仪器设备，检查电源供电情况。
2）根据桩径大小选择合适的换能器和仪器参数，当采用自动检测系统时，在同批桩的检测过程中不得随意改变仪器参数。当采用手动方法检测时，在检测过程中若需改变参数时，必须换算校正数据。
3）测量整个检测系统的声时初读数。
4）将接收和发射换能器分别置于2个声测孔的底部，从底部开始向上提升逐点检测，如果采用自动检测系统，则将换能器升降绞车安置于声测管轴线上，使换能器顺利升降，显示深度的数字相应的变化，深度、声时及波幅等数据由接口电路同时输入微机，每测完一个剖面的数据，应及时存盘。如果采用手动方法，则应保证换能器在声测管中顺利升降，相应深度应标明在电缆线上，并同时记录深度、声时及波幅等数据。
三、检测结果的分析和判断方法
3．1 概率法
此法为南京水利科学院罗骐先高级工程师提出，它用单一的声速或频率参数进行分析。步骤如下：
1）根据经验剔除可疑数据。
2）统计整根桩的量测值（如声速）的平均值 和标准差，然后进行判断。
对单个声速值Ci 点，计算该点Ki 值，为：
Ki =（Ci-μ）/σ
再根据Ki值查正态分布表，求出出Ci值出现的概率P（Ci）和允许出现的次数N·P（Ci）。
若N·P（Ci）<1，说明在正常情况下一次也不能出现，但实际上出现了，则该点为缺陷。
如果用波幅、频率的量测值，也可用上述步骤处理。
3．2 斜率法
斜率法又称PSD法。由湖南大学吴慧敏教授首先提出，它以相邻两测点声时的斜率和差值的乘积作为判据。
设测点的深度为H，相应的声时值为t，则声时值因混凝土中存在缺陷或其他因素的影响而随深度变化的关系，可用下列的函数式表达：t=f（H）
当桩内存在缺陷时，由于在缺陷与完好混凝土界面处声时值的突变，从理论上讲，该函数应是不连续的。在缺陷的界面上，当深度增量（即测点间距）△H 趋向于0时，声时增量△t不趋向于0。因此，该函数的不连续点即为缺陷的所在位置。
但实际检测时总是每隔一定的高度检测一点，不可能使△H 0，而且由于缺陷表面的凹凸不平以及孔洞等缺陷是由于波线曲折而引起声时变化的，所以在t=f（H）的实测曲线中，在缺陷处只表现为斜率的变化，该斜率可用两相邻测点的声时差值与测点间距之比求得：
Si=（ti-ti-1）/（Hi-Hi-1）
式中：i—下标，测点位置或序号；
Si-1——第i-1测点～第i测点之间的斜率；
ti，ti-1— 相邻两测点的声时值；
Hi，Hi-1——相邻两测点的深度。
为了使判据进一步反映缺陷的大小，就必须加大声差值在判据中的权数，因此判据可写成：
Ki=Si（ti-ti-1）=（ti-ti-1）2/（Hi-Hi-1）
其中，Ki 为i点的PSD判据值。其余各项同前。
显然，当i处相邻两测点的声时值没有变化时，Ki=0；当有变化时，由于Ki与ti-ti-1成正比，因而Ki将大幅度变化。实验证明，PSD判据对缺陷十分敏感。
3.3 多因素概率分析法
概率法和斜率法对缺陷的判断只使用单一的声波参数为依据，不能将各参数对缺陷的判断结合起来，多因素概率分析法是用声速、波幅、频率参数，通过其总体的概率分布特征综合判断缺陷的一种方法。各测点综合判定值按下式计算。
NFPi=Vi ‘·Fi’ ·Ai’ /（∑Vi ‘·Fi’ ·Ai’ /n-S·Z）
NFPi—— 第i测点的综合判定值；
Vi ‘、Fi’、Ai’ —— 第i点的声速、频率、波幅相对值，即分别除以各测点中最大声速、频率、波幅后所得的值；
S—— 声速、频率、波幅相对值的积为样本的标准差；
Z—— 概率保证系数。
NFP值越大，混凝土质量越好。当NFP<1时，可以判定为存在缺陷的可疑点。
3.4最低限值法
虽然概率法、斜率法、多因素概率分析法能判断出桩内混凝土存在的缺陷，但在一些情况下也可能造成误判。如桩的混凝土强度没有达到设计要求，但其均匀性较好，按上述方法判断则可能不出现异常值而判定满足要求；反之，如桩的混凝土强度普遍很高．最低强度亦能满足设计要求，但其均匀性较差，则可能出现异常值而判定不满足要求。因此有必要根据设计要求提出控制混凝土质量的最低参数值。由于波幅、频率参数数值受外部影响较大，不能作为衡量标准，一般情况，采用声速参数作为最低限值参考值，提出最低声速限值。混凝土最低声速限值宜由同条件下的试件进行对比试验确定。钻孔灌注桩质量评定可按表1标准进行缺陷特征及严重程度的判定。
结束语：
为了保证桩基工程质量，最好的办法是从成桩开始，进行严格的工序控制，按照有关标准执行，推行全面质量管理，特别对钻孔灌注桩混凝土的制备、混凝土的灌注及无破损检测等主要工序，监理部门应实施现场旁站监理，发现问题，及时纠正，避免导致重大质量事故。
参考文献：
l1] 中华人民共和国行业标准建设桩基技术规范（J吲94—94）[s]北京：中国建筑工业出版社．1995
l2]中华人民共和国行业标准市政桥梁工程质量检验评定标准（qJ2—90）[s：北京：中国建筑工业出版社，1997
l3]中华人民共和国行业标准基桩低应变动力检测规程（JGJ／1"93—95）[s：北京：中国建筑工业出版社l995
l4]李世京．剂小敏．杨建林钻孔灌注桩施工技术[M]北京：地质出版社，1990
论文作者:陈志明
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：混凝土论文; 声速论文; 缺陷论文; 波幅论文; 斜率论文; 判据论文; 频率论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;