鄧軍，趙剛（重慶華姿建筑工程有限公司，重慶400030）

基樁聲波檢測技術研究發(fā)展現(xiàn)狀

鄧軍，趙剛
（重慶華姿建筑工程有限公司，重慶400030）

地基與基礎工程是工程結構的重要組成部分，可靠的基礎工程質量是工程存在的根本，必要的檢測是衡量基礎工程質量是否可靠的基本手段，而聲波檢測基樁完整性是樁基工程檢測的主要方法之一。該文由重慶市新近實施的兩套地方標準規(guī)定，引出目前基樁聲波檢測技術的現(xiàn)狀，討論基樁聲波檢測技術的可能發(fā)展方向。

基樁；檢測；聲波透射法；單孔折射法；樁外孔透射法

0 引言

重慶市城鄉(xiāng)建設委員會2011年5月31日發(fā)布了重慶市工程建設強制性標準《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》[1]，編號為：DBJ50-125-2011，以下簡稱“DBJ50-125-2011”，于2011年8月1日起實施；又于2012年1月1日發(fā)布了重慶市工程建設標準《建筑地基基礎檢測技術規(guī)范》[2]，編號為：DBJ50/ T-136-2012，以下簡稱“DBJ50/T-136-2012”，于2012年3月1日起實施。這兩套標準中有關基樁聲波檢測的規(guī)定較現(xiàn)行國家、行業(yè)標準更嚴，本文就工程中可能會遇到既有規(guī)范給定的聲波檢測方式難以實現(xiàn)檢測目的的相關問題作如下探討。

1 問題的提出

DBJ50-125-2011[1]第5.2.3條規(guī)定，基樁混凝土完整性可采用低應變物探、聲波透射法或鉆孔抽心法進行檢測，對柱下單樁和截面尺寸大于800mm×800mm或直徑大于800mm的灌注樁，應采用聲波透射法或鉆孔抽芯法進行檢測。DBJ50/ T-136-2012[2]第4.6.8條規(guī)定，當機械鉆孔灌注樁樁身穿越較厚的新近填土、欠固結土及流沙層等復雜地質條件時，或者水下澆筑混凝土時、采用新工藝新樁型時、樁長大于15m時、對樁基施工質量有懷疑時，樁身完整性應全部采用聲波透射法或鉆心法進行檢測。DBJ50/T-136-2012[2]此項規(guī)定未對基樁直徑做限定，也就是說存在以上情況之一的任何直徑機械鉆孔灌注樁都應全部采用聲波透射法或鉆心法進行樁身完整性檢測。

1.1 現(xiàn)行標準聲波檢測技術

工程建設中常用于檢測樁身完整性的聲波透射法，是在樁身預埋一定數(shù)量的聲測管，通過水的耦合，超聲波從一根聲測管中發(fā)射，在另一根聲測管中接收。由于超聲波在混凝土中遇到缺陷時會產生繞射、反射和折射，因而到達接收換能器的聲時、波輻及主頻會發(fā)生改變，由此測出被測混凝土介質的聲學參數(shù)，聲波透射法就是利用這些聲波特征參數(shù)來判別樁身的完整性?！督ㄖ鶚稒z測技術規(guī)程》[3]JGJ106-2003（以下簡稱“JGJ106-2003”）與DBJ50/T-136-2012[2]定義的聲波透射法與其基本一致，只是檢測對象增加了地下連續(xù)墻。

現(xiàn)行標準聲波檢測法用于樁身完整性檢測，在工程實踐中還存在一些問題。比如對聲測管平行度要求高，當預埋聲測管平行度稍差就可能造成誤判；又比如聲測管發(fā)生堵塞很難疏通，導致無法采用聲波透射法進行檢測；本文重點討論其在直徑小于600mm基樁檢測中的問題。JGJ106-2003[3]要求聲測管的內徑宜為50～60mm，DBJ50/T-136-2012[2]要求聲測管的內徑應大于換能器外徑。根據國家交通行業(yè)標準《混凝土灌注樁用鋼薄壁聲測管及使用要求》[4]JT/T 705-2007（以下簡稱“JT/T 705-2007”）要求聲測管的內徑比換能器外徑大15～20mm，聲測管的外徑為40～60mm。聲波透射法所用聲測管應安裝在基樁鋼筋籠內側，由于樁身鋼筋保護層厚度不小于50mm，除樁身鋼筋后，樁身直徑為800mm時2根聲測管之間凈距約為600mm，樁身直徑為600mm時2根聲測管之間凈距約為400mm。當聲測管凈距小于300mm左右時，聲波換能器與檢測管的耦合會引起較大相對測試誤差，同時預埋密集聲測管可能引起附加基樁施工質量問題，即使不影響基樁混凝土澆筑質量，聲測管沿樁身殘留下的孔洞也會影響基樁的承載能力。對于較小直徑基樁采用聲波透射法檢測即使得出樁身完整結論，而檢測后基樁實質上可能被聲測管“破壞得”不完整了。

基于以上原因，中國工程建設標準化協(xié)會標準《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》[5]CECS21:2000第9.1.1條，和國家電力行業(yè)標準《電力工程物探技術規(guī)程》[6]DL/T 5159-2002第14.5.1條規(guī)定聲波透射法適用于直徑不小于600mm的混凝土灌注樁完整性檢測。國家交通行業(yè)標準《公路工程基樁動測技術規(guī)程》[7]JTG/T F81-01-2004（以下簡稱“JTG/T F81-01-2004”）更是規(guī)定直徑不小于800mm。重慶市工程建設標準《旋挖成孔灌注樁工程技術規(guī)程》今年7月開始征求意見，在征求意見稿中，規(guī)定了旋挖成孔灌注樁樁身完整性應100%檢測，檢測方法應采用聲波透射法或鉆芯法，并在附錄中給出了聲波透射法檢測要點，但其適用對象也是樁徑不小于600mm的混凝土旋挖灌注樁。

1.2 問題所在

近年重慶出現(xiàn)了很多使用中小直徑機械成孔灌注樁的工程項目，采用JGJ106-2003[3]和DBJ50/T-136-2012[2]等現(xiàn)行標準規(guī)定的聲波透射法做樁身完整性檢測，就會出現(xiàn)聲測管凈距太小、占取樁身截面損失大，導致附加質量缺陷等問題。也許讀者會發(fā)現(xiàn)規(guī)定采用聲波透射法檢測時，都伴隨著“或鉆心法”規(guī)定，不宜采用聲波透射法，若用鉆孔抽芯方式能達到檢測目的也是可以的。

鉆芯法“一孔之見”缺點眾所周知，檢測費用大、效率低但不足以作為不宜采用該法的理由?，F(xiàn)以直徑500mm基樁為例說明其關鍵缺點：假設鉆孔中心對齊樁中心（標準規(guī)定鉆芯孔距離樁中心100～150mm），此時鉆孔邊緣距離樁邊為200mm，距離鋼筋籠不足150mm，又假設機械鉆孔樁的樁身垂直度偏差為1%（算合格），鉆芯法檢測的鉆芯孔垂直度偏差為0.5%（算合格），如果樁身垂直度與鉆芯孔垂直度偏差方向相反，鉆芯進尺不到9.20m就可能鉆到鋼筋，進尺13.35m時鉆頭將鉆破樁身開始進入樁側土層。因此，實踐中對于直徑小于600mm、樁長大于15.0m的基樁采用鉆芯法進行檢測可操作性很低。

2 聲波檢測技術發(fā)展前景

直徑小于600mm、樁長大于15.0m的中小直徑灌注樁樁身完整性檢測，不宜采用現(xiàn)行標準規(guī)定的聲波透射法，鉆芯法可操作性很低，低應變法檢測結果可靠性低，不做檢測又缺乏驗收依據。對于此類基樁，目前尚無先進、可靠、適用、經濟合理的檢測技術，為此本文介紹兩種可在工程實踐中嘗試或進一步研究實驗的檢測技術。

2.1 單孔折射法

交通部2004年9月發(fā)布JTG/T F81-01-2004[7]提出跨孔透射法和單孔折射法?？缈淄干浞ㄕ荍GJ106-2003[3]和DBJ50/ T-136-2012[2]的聲波透射法，而單孔折射法是在一個檢測孔內放置垂直分布的發(fā)射、接收換能器，其間用隔聲材料隔離，聲波從發(fā)射換能器出發(fā)，經過耦合水進入檢測孔壁四周混凝土一定深度，沿著混凝土傳播一定范圍后進入接收換能器周邊耦合水，并傳播到接收換能器上，從而獲取聲波沿孔壁混凝土傳播過程形成各項聲學參數(shù)。目前國內已有直徑小于30mm的“一發(fā)雙收”換能器探頭，使直徑小于600mm樁身中利用直徑不大于40mm檢測孔進行樁身完整性檢測成為可能。

單孔折射法需要先進計算機信號分析技術，當耦合水與樁身混凝土之間還有其他諸如導管、聲測管等不同材質時，聲波傳播路徑更加復雜，對計算機信號分析技術要求更高，當導管為聲波傳導性能良好導體時，聲波會大量通過導管傳播到接收換能器，從而影響檢測效果。因此目前國內采用單孔折射法主要應用于已經采用鉆芯法形成無導管聲測孔時，進一步檢測鉆芯法所不能檢測的更大范圍，作為鉆芯法補充手段。本文這里提供兩種思路：一是預埋-拔出-檢測工藝，此法在基樁混凝土澆筑前預埋聲測孔導管，混凝土澆筑后將導管拔出再用單孔折射法檢測，此課題利用預應力施工的拔管成孔技術，重點在導管外表減阻、導管抗測壓、導管接長等方面作實驗研究，此法適宜樁長可能難以突破23m左右的某一個極限值。另一種是尋找恰當?shù)念A埋聲測管材質或構造，此課題重點研制專用聲測管，將聲測管設計間隔一定距離的橫向環(huán)狀隔聲空腔，兩隔聲空腔間的導管壁設置細小密集的透聲孔，檢測時發(fā)射、接收換能器分別處于隔聲空腔上下，使聲波只能經由混凝土形成聲學參數(shù)，此法將有效增加可測樁長。

2.2 樁外孔透射法

旁孔透射波法在國內相關標準中還沒有被提到，目前主要運用此法于既有建筑基樁長度檢測。在樁外距離樁邊盡可能近的土層中鉆一個與樁身平行的土孔，埋入聲測管后四周用沙土回填，靜置7d以上形成樁外聲測管，檢測時在樁頂安裝大功率平面發(fā)射換能器，接收換能器從樁外聲測管緩緩放下，聲波沿樁身混凝土向下傳播，并通過基樁與樁外聲測孔之間土體利用孔中耦合水傳播給接收換能器獲得聲學參數(shù)。由于樁外孔透射法聲波經過樁外土體使聲波衰減很快，所以樁外聲測管應盡可能地靠近樁邊，而既有建筑基樁外側鉆孔要實現(xiàn)“盡可能近”會有一些障礙，所以國內外多用此法判斷樁長和樁身混凝土內的斷層、縮頸和夾層等質量缺陷。

使用旁孔透射法時，聲波發(fā)射換能器在地表固定，而接收換能器卻逐點下移遠離發(fā)射換能器，接收換能器能夠獲得的可分析聲學參數(shù)漸弱，加之樁身混凝土與樁外聲測管之間的土層使聲波衰減很快，使得可測樁長一般在9～10m時幾近極限。本文討論的中小直徑灌注樁卻有一個優(yōu)勢，即可在基樁混凝土澆筑之前于樁身鋼筋籠外側安裝一根聲測管，隨基樁鋼筋籠吊放一起形成樁外聲測管，采用類似旁孔透射法一樣的聲波換能原理獲取聲學參數(shù)，減少土層對聲能消耗，從而增加旁孔透射法可測樁長。

《重慶交通大學學報（自然科學版）》2010年第3期《旁孔透射法在打入樁無損檢測中的應用》[8]介紹的案例，是旁孔透射法運用于既有建筑基樁檢測適用范圍的成功擴展，該法在預制混凝土打入樁對應兩側土層中各鉆一孔安裝聲測管，分別作為發(fā)射、接收換能器檢測通道，由于打入樁的垂直度較差，鉆孔不能距離樁身太近，否則容易破壞樁身。對于本文討論的直徑小于600mm采用跨孔聲波透射法精度不高的中小直徑鉆孔樁檢測，具有很高的借鑒價值。因為中小直徑灌注樁在基樁混凝土澆筑之前，可以在基樁鋼筋籠外側過直徑線兩側安裝聲測管，既免除鉆孔繁瑣，又達到聲測管盡可能靠近基樁的效果，至此，我們發(fā)現(xiàn)，又回到了近似跨孔透射法的情況，只不過聲測管改到了鋼筋籠外側，我們可將其稱為樁外跨孔透射法。

3 結語

由于不同行業(yè)、地方或協(xié)會標準編制的背景條件和側重點不一樣，這些標準之間出現(xiàn)一些具體規(guī)定差異也是正常的，但所依托的相關檢測技術卻有共性。建設科技總是在不斷發(fā)展，無論是低應變法、鉆芯法還是聲波檢測法都將在工程實踐中不斷得到完善，甚至出現(xiàn)目前未知技術代替現(xiàn)有方法，但即使看似飛躍性新技術的出現(xiàn)都會有內在的延續(xù)性。本文僅從眾多檢測技術中的聲波檢測入手，提出兩種可在工程實踐中進一步研究實驗的檢測技術，無論是單孔折射法拔管成孔或特殊聲測管研發(fā)，還是樁外孔透射法聲測管調整到鋼筋籠增加鋼筋干擾等問題，尚需大量實驗研究以及配套計算機信息采集、分析技術。本文拋磚引玉地給出兩種思路，更多地是希望得到業(yè)界同行指正和啟示以及合作研發(fā)的機會，以達基樁檢測技術延續(xù)發(fā)展之目的。

[1]重慶市土木建筑學會.DBJ50-125-2011建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范[S].重慶：重慶出版社，2011.

[2]重慶市建筑科學研究院.DBJ50/T-136-2012建筑地基基礎檢測技術規(guī)范[S].重慶：重慶出版社，2012.

[3]中國建筑科學研究院.JGJ106-2003建筑基樁檢測技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4]杭州銀江科技有限公司.JT/T 705-2007混凝土灌注樁用鋼薄壁聲測管及使用要求[S].北京：人民交通出版社，2008.

[5]陜西省建筑科學研究設計院.CECS21:2000超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[6]西北電力設計院.DL/T 5159-2002電力工程物探技術規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2002.

[7]浙江省交通廳工程質量監(jiān)督站.JTG/T F81-01-2004公路工程基樁動測技術規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2004.

[8]褚廣輝.旁孔透射法在打入樁無損檢測中的應用[J].重慶：重慶交通大學學報（自然科學版），2010，3：126-129.

責任編輯：孫蘇

梁側面腰傷的設置

《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，當梁的腹板高度＞450mm時，在梁的兩個側面應沿高度配置縱向構造鋼筋，每側縱向構造鋼筋(不包括梁上、下部受力鋼筋及架立鋼筋)的截面面積不應小于腹板截面面積的0．1%，且間距不宜大于200mm。工地上常把這種構造鋼筋稱為腰筋。這里所指的腹板高度，對于矩形截面來說，取有效高度；對于T形截面來說，取有效高度減去翼緣高度；對于工形截面來說，取腹板凈高。

在梁的設計和施工中執(zhí)行這一規(guī)定時，卻發(fā)現(xiàn)了一個新問題：比如說，某一現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結構，梁高h= 600mm，梁寬為200mm，翼緣高度(板厚)為120mm，此時梁的有效高度h=565 mm，則腹板高度為h=565mm-120mm=445mm＜450mm，根據規(guī)范要求，梁的兩個側面可不設構造鋼筋。

但是，如果把現(xiàn)澆板的厚度減至110mm，此時，腹板高度h”=565 mm-110 mm=455 mm＞450 mm，按規(guī)范規(guī)定，梁的兩個側面應設置腰筋。每側腰筋的截面面積應不小于6mm2×0．1%，如果梁寬為300mm，則需配筋2Φ10。

在遵守規(guī)范的同時，不免引起人們的思考，以避免和防止上述配筋的突變和跳躍。如果參考《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，“當梁的截面高度超過700mm時，在梁的兩側沿高度每隔300～400mm，應設置一根直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋”，把現(xiàn)行規(guī)范中的“間距不宜大于200mm”改為“當600mm≤700mm，縱向構造鋼筋間距不宜大于300mm；當≥700mm時，縱向構造鋼筋間距不宜大于200mm?！边@樣分段處理的方法，不但避免和防止了上述腰筋的設置突變和跳躍，做到梁高較小時對于腰筋的設置要求可寬松些，對于梁高較大時對于腰筋的設置要求嚴格些，而且這種區(qū)別對待有利于鋼筋的合理使用和節(jié)約鋼材。

鑒于大截面尺寸的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁日益增多，而梁截面尺寸較大時，又有可能在梁側面產生垂直于梁軸線的收縮裂縫的情況下，規(guī)范關于設置腰筋的規(guī)定，對防止和減小梁側面收縮裂縫的產生，具有很大的現(xiàn)實意義。

On Study Status of Acoustic Wave Detection Technology for Foundation Pile

Foundation and foundation engineering are important components of engineering structure and firm foundation engineering is a decisive factor to the entire engineering.So detection is a necessary tool to measure the quality of foundation construction and acoustic wave detection testing the pile integrity is the major method in pile foundation engineering detection.Based on the two newly implemented local standard regulations in Chongqing,the status and the developing direction of acoustic wave detection technology for foundation pile are discussed.

foundation pile;detection;acoustic wave transmission method;single hole refraction method;pile outer hole transmission method

TV698.1+5

A

1671-9107（2012）12-0034-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.12.034

2012-09-03

鄧軍（1970-）男，重慶人，本科，工程師，主要從事結構工程研究工作。