結(jié)合聲測管樁基檢測的重要性，闡述了它的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，介紹了聲測管樁基檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和分類，列舉每一種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)并進(jìn)行對(duì)比，通過各種方法互相結(jié)合在聲測管樁基檢測中的應(yīng)用，來提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。
目前，我國建筑工程在地基基礎(chǔ)中的采用樁基越來越廣泛，由于樁能將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到深層穩(wěn)定的土層中去，從而大大減少基礎(chǔ)的沉降和建筑的不均勻沉降，所以樁基在住宅、高層建筑、重型廠房、橋梁等工程中被大量采用。但是由于施工技術(shù)、工藝、管理水平等因素，往往容易發(fā)生質(zhì)量問題。據(jù)1986~1989年全國建筑工程質(zhì)量抽查結(jié)果，樁基合格率分別為34.8%、48.7%、68.3%�，F(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)警示我們，樁基屬隱蔽工程，為了保證土建工程安全，樁基質(zhì)量檢驗(yàn)至關(guān)重要。而且樁基一旦發(fā)生事故，加固處理起來難度較大。近年來聲測管樁基檢測技術(shù)發(fā)展很快，已形成建設(shè)、監(jiān)理、施工部門質(zhì)量控制的一道堅(jiān)強(qiáng)的防線。
2. 聲測管樁基檢測的現(xiàn)狀
2.1 聲測管樁基檢測技術(shù)的發(fā)展歷史
2.1.1 靜載荷試驗(yàn)。
樁基靜載測試技術(shù)是隨著樁基礎(chǔ)在建筑設(shè)計(jì)中的使用越來越廣泛而發(fā)展起來的。新中國成立以后，樁基靜載測試技術(shù)就逐步發(fā)展起來。傳統(tǒng)靜載荷試驗(yàn)采用手動(dòng)加壓、人工操作、人工記錄的方式進(jìn)行。到了20世紀(jì)80年代以后，隨著改革開放的腳步，基本建設(shè)規(guī)模的逐年加大，特別是灌注樁在工程上的廣泛應(yīng)用，我國的樁基靜載測試技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。至今，樁基靜載試驗(yàn)作為一項(xiàng)方法成立，理論上無可爭議的聲測管樁基檢測技術(shù)。
2.1.2 低應(yīng)變檢測。
20世紀(jì)80年代，以波動(dòng)方程為基礎(chǔ)的低應(yīng)變法進(jìn)入了快速發(fā)展期，各種低應(yīng)變法在基礎(chǔ)理論、機(jī)理、儀器研發(fā)、現(xiàn)場測試和信號(hào)處理技術(shù)、工程樁和模型樁驗(yàn)證研究、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累等方面，取得了許多有價(jià)值的成果。
2.1.3 高應(yīng)變檢測。
我國的高應(yīng)變動(dòng)力試樁法研究是起于20世紀(jì)80年代中后期，到90年代初期已有相關(guān)的軟硬件，實(shí)際應(yīng)用效果已不弱于國外，在灌注樁檢測樁基動(dòng)測方面，國產(chǎn)儀器和軟件業(yè)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，有的方面顯示出中國特色。
2.1.4 聲波透射法。
混凝土灌注樁的聲波透射法檢測是在結(jié)構(gòu)混凝土聲學(xué)檢測技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。到20世紀(jì)70年代，聲波透射法開始用于檢測混凝土灌注樁的完整性。
2.1.5 鉆孔取芯法。
20世紀(jì)80年代鉆孔取芯法主要應(yīng)用于鉆孔灌注樁的檢測，同時(shí)在技術(shù)條件成熟的地區(qū)也用在檢測地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測方法，具有科學(xué)、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)。
2.2 樁基工程質(zhì)量檢測內(nèi)容。
2.2.1 樁的承載力檢測。
樁的承載力與加荷速率有很大關(guān)系，由于靜荷載試驗(yàn)與任何動(dòng)荷載試驗(yàn)相比，所施加的荷載速率最慢，最接近于實(shí)際工程的加荷速率，所以試驗(yàn)的結(jié)果最接近于實(shí)際樁的承載力，因而，國內(nèi)外均將靜荷載試驗(yàn)的結(jié)果作為樁承載力的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.2 樁的完整性檢測。
完整性檢測是控制樁基礎(chǔ)質(zhì)量的有效方法之一，其目的是查明樁身的完整程度，查清缺陷類型和位置并作出評(píng)價(jià)，以便采取必要的處理和補(bǔ)救措施，消除質(zhì)量隱患，保證樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)承載能力。低應(yīng)變動(dòng)測法就是通過對(duì)樁頂施加較低的激振能量，引起樁身及周圍土體的微幅振動(dòng)，同時(shí)用儀表量測和記錄樁頂?shù)恼駝?dòng)速度和加速度，利用波動(dòng)理論或機(jī)械阻抗理論對(duì)記錄結(jié)果加以分析，從而達(dá)到檢驗(yàn)樁基施工質(zhì)量、判斷樁身完整性、預(yù)估基樁承載力等目的。
對(duì)于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當(dāng)傳播路徑遇到混凝土有缺陷時(shí)，如斷裂、裂縫、夾泥和密實(shí)度等，聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過，聲波將發(fā)生衰減，造成傳播時(shí)間延長，使聲時(shí)增大，計(jì)算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化，來分析判斷樁身混凝土質(zhì)量。
2.3 聲測管樁基檢測技術(shù)的分類。
2.3.1 直接法：即通過現(xiàn)場原型試驗(yàn)直接檢測項(xiàng)目結(jié)果的檢測方法。主要有鉆孔取芯法(樁身完整性檢測)和靜載荷試驗(yàn)(承載力檢測)。
鉆孔取芯法是用地質(zhì)鉆機(jī)沿著樁頂一直鉆到樁底，并進(jìn)入持力層一定深度，取芯樣進(jìn)行狀態(tài)和強(qiáng)度檢驗(yàn)以獲得樁身完整性及持力層巖土性狀的一種檢測方法。該方法主要目的是檢測樁身完整性、混凝土強(qiáng)度、持力層巖土性狀。能對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行直觀地定性分析，能檢測樁身混凝土強(qiáng)度、離析和膠結(jié)、混凝土級(jí)配攪拌情況(水泥水化等)、樁底沉渣(樁身夾渣)或樁底欠挖情況、基巖的巖性及承載力情況，還可利用抽芯樁孔對(duì)斷樁、夾泥病樁進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理，是檢測方法中應(yīng)用最為普遍的一種方法。但是缺點(diǎn)是費(fèi)用較高，容易“一孔之見”，樁徑小而樁長較長時(shí)容易偏出樁身之外，不能輕易給受檢樁下結(jié)論。
靜載試驗(yàn)是利用接近于樁的實(shí)際受力狀況，分級(jí)在樁頂施加荷載，通過觀測樁頂?shù)奈灰瞥两�，根�?jù)一定的判別標(biāo)準(zhǔn)獲得單樁的承載力的方法。是目前檢測單樁的承載力最可靠的方法，當(dāng)采用其他間接方法獲得檢測結(jié)果有爭議時(shí)用它來進(jìn)行仲裁。最大的有點(diǎn)在于方法準(zhǔn)確可靠，但是做起來費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，檢測數(shù)量少，代表性差，而且大噸位基樁由于加載設(shè)備限制很難進(jìn)行。
靜載荷試驗(yàn)的目的是當(dāng)為設(shè)計(jì)提供依據(jù)時(shí)載荷試驗(yàn)應(yīng)加載至破壞，以確定單樁的極限承載力；當(dāng)在樁身埋設(shè)有測量應(yīng)力、應(yīng)變、樁底反力傳感器或位移桿時(shí)，可以測定樁周土層側(cè)摩阻力和樁端土阻力或樁身截面的位移量。
2.3.2 間接法：在現(xiàn)場原型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，同時(shí)基于一些理論假設(shè)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并加以綜合分析才能最終獲得檢測項(xiàng)目結(jié)果的檢測方法。主要包括以下三種方法：
2.3.2.1 低應(yīng)變法。
低應(yīng)變法是用小錘在樁頂激發(fā)一個(gè)脈沖，通過分析傳感器、儀器接收反射回來的脈沖信號(hào)的相位、振幅，或通過FFT進(jìn)行頻譜分析以獲得樁身完整性的一種測樁方法。低應(yīng)變法是普查基樁的完整性，判定樁身缺陷程度和位置的一種常用方法。在樁頂面施加低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，使樁在彈性范圍內(nèi)做彈性振動(dòng)，并由此產(chǎn)生應(yīng)力波縱向傳播，同時(shí)利用波動(dòng)和振動(dòng)理論對(duì)樁身的完整性做出評(píng)價(jià)。適合鋼筋混凝土灌注樁，預(yù)應(yīng)力混凝土樁(實(shí)心放樁、實(shí)心圓樁、管樁)等。該方法測試設(shè)備簡單輕便，檢測速度快、成本低，適用于大面積普查，是基樁質(zhì)量完整性普查的良好手段。但是其缺點(diǎn)是對(duì)多個(gè)缺陷檢測能力差，檢測深度能力有限。
2.3.2.2 高應(yīng)變法。
高應(yīng)變法是用重錘沖擊樁頂，通過分析在樁側(cè)對(duì)稱安裝的兩對(duì)傳感器記錄的力和加速度曲線，以獲得樁土性狀的一種檢測方法。高應(yīng)變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求和樁身完整性的。
與低應(yīng)變法檢測的快捷、廉價(jià)相比，高應(yīng)變法檢測樁身完整性雖然是附帶性的，但由于其激勵(lì)能量和檢測有效深度大的優(yōu)點(diǎn)，特別在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎(chǔ)上，能合理判定缺陷程度。如果帶有普查性的完整性檢測，采用低應(yīng)變法更為恰當(dāng)。高應(yīng)變檢測技術(shù)是從打入式預(yù)制樁發(fā)展起來的，試打樁和打樁監(jiān)控屬于其特有的功能，是靜載試驗(yàn)無法做到的。但目前受檢測人員水平和樁與土之間相互作用模型等問題的影響，該方法仍有較大的局限性，尚不能完全代替靜載荷試驗(yàn)而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設(shè)計(jì)依據(jù)。
2.3.2.3 聲波透射法。
在樁身中預(yù)埋聲測管，并在兩聲測管之間發(fā)射和接收超聲波，通過實(shí)測聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時(shí)、頻率和波幅衰減等聲學(xué)參數(shù)的變化，對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測的方法。在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測管道，將超聲脈沖發(fā)射和接收探頭置于聲測管中，管中充滿清水作耦合劑，由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土，被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由儀器中的測量系統(tǒng)測出超聲脈沖穿過樁體所需時(shí)間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數(shù)。最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對(duì)接收信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析，即可對(duì)混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置作出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
聲波透射法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確可靠，尤其在有缺陷的位置附近可以進(jìn)行加密測量，從而對(duì)缺陷位置有更為準(zhǔn)確的判斷。但是不易做到隨機(jī)抽檢。
3. 結(jié)論
3.1 鉆孔取芯法與聲波投射法均適用于大直徑灌注樁，而靜載試驗(yàn)適用于各種樁型。
3.2 高應(yīng)變檢測預(yù)制樁的樁身完整性及承載力均有效。由于樁側(cè)土阻力的影響，及樁的長徑比的關(guān)系，低應(yīng)變反射波法檢測預(yù)制樁的完整性不太理想，需慎重采用。
3.3 鉆孔抽芯法與預(yù)埋管超聲法對(duì)大直徑樁灌注樁缺陷的判斷人為影響因素小，檢測大直徑灌注樁完整性時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮這兩種方法。
3.4 聲波投射法對(duì)缺陷位置和程度的判定更為詳細(xì)，高應(yīng)變和鉆孔取芯法對(duì)明顯缺陷位置的判定差別不大。
上述檢測方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，檢測時(shí)不能僅僅局限于一種方法。只有根據(jù)工程的實(shí)際情況，選用一種或多種方法，互相配合才能更好的解決實(shí)際問題。
