李江

（廣東華隧建設(shè)股份有限公司，廣東 廣州 510620）

摘要：地下連續(xù)墻施工時(shí)的先行幅和后繼幅間的接縫處易成為圍護(hù)結(jié)構(gòu)防水的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是采用工字鋼接頭，接頭處易發(fā)生夾砂、夾泥的情況，容易導(dǎo)致基坑開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)接頭漏水、漏砂的情況，是車站基坑施工的致命風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。文章介紹了一種自行研發(fā)的地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)技術(shù)，對(duì)以后采用地下連續(xù)墻做圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深基坑施工有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地下連續(xù)墻；接頭檢測(cè)；超聲波透射法；PSD判據(jù)

中圖分類號(hào)：TU476文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0033-02目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于地下連續(xù)墻施工的相關(guān)檢測(cè)主要分為施工過(guò)程的成槽寬度探測(cè)和施工后地下連續(xù)墻的完整性檢測(cè)。前者的成槽寬度探測(cè)屬于施工過(guò)程控制，主要是通過(guò)探測(cè)成槽寬度來(lái)調(diào)整成槽的工藝，屬于施工過(guò)程質(zhì)量控制的措施工。

1原理

地下連續(xù)墻接頭出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的原因，主要是因地下連續(xù)墻一期槽段混凝土澆注時(shí)混凝土出現(xiàn)繞流或是因二期槽段接頭清理不到位而夾泥、夾砂造成，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻接頭存在夾泥、夾砂等缺陷時(shí)，聲波將繞過(guò)缺陷繼續(xù)傳播或在低速介質(zhì)中傳播，這樣會(huì)使聲時(shí)相對(duì)延長(zhǎng)，波速相對(duì)降低；同時(shí)聲波在缺陷區(qū)將產(chǎn)生吸收衰減和散射衰減，造成聲波能量耗損，使接收波波幅明顯下降，從而在缺陷背后形成一個(gè)聲陰影；另外，超聲脈沖波是復(fù)頻波，當(dāng)脈沖波穿過(guò)缺陷區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生“頻漂”現(xiàn)象；由于超聲脈沖波在缺界面產(chǎn)生反射和折射，形成不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同或由于在反射界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形成橫波等原因，使到達(dá)接收換能器的時(shí)間不同，結(jié)果造成接收波成為許多同相位或不同相位的波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。因此，可以根據(jù)波速、波幅、頻率等大小和形態(tài)的異常及結(jié)合工程情況，綜合判定地下連續(xù)墻接頭的完整性，從而實(shí)現(xiàn)地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量的檢測(cè)。

2地下連續(xù)墻接頭的檢測(cè)方法

根據(jù)超聲波透射法的工作機(jī)理，在地下連續(xù)墻施工時(shí)在一期槽段、二期槽段鋼筋籠的兩側(cè)各預(yù)埋一根聲測(cè)管，作為換能器的通道。待連續(xù)墻施工完成后，將連續(xù)墻接頭兩側(cè)的聲測(cè)管灌滿水，通過(guò)水的耦合，使得超聲脈沖信號(hào)可從一根聲測(cè)管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測(cè)管中的聲測(cè)管接收信號(hào)，再通過(guò)超聲儀測(cè)定有關(guān)參數(shù)并采集記錄、儲(chǔ)存以供分析使用。通過(guò)分析采集的數(shù)據(jù)對(duì)接頭的質(zhì)量進(jìn)行判據(jù)，得到最終接頭質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果。

2.1檢測(cè)設(shè)備的選用

地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)的工作原理與地下連續(xù)墻完整性相同，因此超聲波檢測(cè)儀可選用目前常用的聲波檢測(cè)儀。

2.2聲測(cè)管管材的選擇

聲測(cè)管宜選用無(wú)縫鋼管，而不宜選用PVC管，雖然PVC管透聲性能很好，但是由于地下連續(xù)墻澆筑的混凝土水化熱高，澆筑混凝土?xí)rPVC管會(huì)膨脹，混凝土初凝過(guò)程會(huì)收縮，從而使得PVC管與混凝土之間出空隙，聲波在空氣中傳播弱，且速度慢，對(duì)檢測(cè)的影響很大，極易造成誤判，因此選用鋼管，管徑為2英寸。

2.3相鄰槽段聲測(cè)管的埋設(shè)要求

在混凝土中，聲場(chǎng)所及的空間內(nèi)的任何一點(diǎn)都存在著一次聲波（即入射波）及二次聲波（即反射波、折射波和波形轉(zhuǎn)換后的橫波）。探頭所接收到的信號(hào)是一次波和二次波的疊加。因?yàn)橹苯哟┰降囊淮尾ㄋ叩木嚯x較短，所以先到達(dá)接收探頭，其衰減作用與二次聲波相比較弱。二次聲波經(jīng)過(guò)多次反射，所走距離較長(zhǎng)，其中部分橫波波速較慢，它到達(dá)的時(shí)間要比一次波滯后。為了接收較強(qiáng)的疊加信號(hào)，因此相鄰聲測(cè)管埋管不宜過(guò)大，根據(jù)超聲波檢測(cè)單位的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，相鄰聲測(cè)管埋管間距控制在60～80cm最佳。

2.4諧振頻率范圍的選用

超聲波在混凝土中傳播衰減較大。由于混凝土中存在廣泛的聲學(xué)界面，因此，其散射損失是非常明顯的。如果把骨料視為分散在砂漿中的球狀障礙物，超聲波散射功率的大小與頻率的平方成正比。因此，為了使超聲波在混凝土中的傳播距離增大，往往采用比金屬材料探傷所采用的頻率低得多的超聲頻，通常地下連續(xù)墻完整性檢測(cè)是選用為30～50kHz的低頻波，接頭聲波檢測(cè)時(shí)，管距越大，頻率宜更低，檢測(cè)效果更佳。接頭聲波檢測(cè)宜選用的諧振頻率宜為20～30kHz。

2.5拉線的速度控制

聲測(cè)檢測(cè)時(shí)，拉線的快慢直接影響信號(hào)成像的效果，從而影響判據(jù)。拉線速度過(guò)快的容易造成“頻飄”，數(shù)據(jù)采集接收終端接收的信號(hào)容易失真，從而有可能造成誤判；拉線速度慢點(diǎn)拉收的信號(hào)穩(wěn)定，因此連續(xù)墻接頭檢測(cè)時(shí)拉線的速度宜慢不宜快，通常地下連續(xù)墻完整線檢測(cè)的拉線速度為20～40cm/s，而對(duì)于接頭的聲波檢測(cè)時(shí)，拉線速度宜控制在10～15cm/s。

2.6評(píng)據(jù)方法的選用

采用超聲波透射法對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行檢測(cè)最重要的是對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果判定，其檢測(cè)需要分析和處理的聲學(xué)參數(shù)是聲速、波幅、主頻。而如何應(yīng)用這些聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行判定是超聲波透射法測(cè)墻的關(guān)鍵，其分析判定方法有：聲速判據(jù)、PSD判據(jù)、波幅判據(jù)和主頻判據(jù)。PSD判據(jù)突出對(duì)聲時(shí)的變化，對(duì)缺陷的敏感度在各種判據(jù)法中最為明顯，同時(shí)也減小了因聲測(cè)管不平行造成的測(cè)試誤差對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響，所以PSD判據(jù)比其他方法具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3應(yīng)用效果

圖1接頭檢測(cè)聲速、聲幅、PSD曲線圖

上述地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)技術(shù)在廣佛線二期工程某車站施工中應(yīng)用，共計(jì)檢測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻接頭101個(gè)，檢測(cè)結(jié)果揭示6個(gè)接頭存在較為嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)接頭檢測(cè)的PSD曲線成果圖如1所示。

從圖1看出，在距墻頂1.8～2.0m處PSD曲線出現(xiàn)測(cè)點(diǎn)異常，所對(duì)應(yīng)的聲速也異常，明顯低于臨界波速值；11～12.5m處PSD曲線出現(xiàn)測(cè)點(diǎn)連續(xù)異常，說(shuō)明該接頭在對(duì)應(yīng)部位存在較為嚴(yán)重的缺陷，很有可能是夾泥或是混凝土松散，均有可能危害基坑開(kāi)挖的安全。

接頭檢測(cè)完成后對(duì)存在質(zhì)量缺陷的接頭進(jìn)行了有針對(duì)性的，即只對(duì)有缺陷的具體部位進(jìn)行預(yù)加固處理，節(jié)省了加固費(fèi)用。目前該基坑已開(kāi)挖完成，開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)連續(xù)墻接頭漏水、漏砂的現(xiàn)象，基坑開(kāi)挖順利，確保了施工工期。而與本工程工程地質(zhì)以及施工工藝相同的兩個(gè)標(biāo)段均出現(xiàn)了接頭漏水、漏砂的情況。

4結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

（1）該項(xiàng)技術(shù)首次提出利用超聲波透射法對(duì)地下連續(xù)墻接頭進(jìn)行檢測(cè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)地下連續(xù)墻施工完成后進(jìn)行接頭質(zhì)量檢測(cè)的空白。

（2）根據(jù)地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)的特點(diǎn)和目的對(duì)聲測(cè)的埋管間距、諧振頻率的選用、拉線的速度、判據(jù)方法的選用等進(jìn)行了研究和分析，并制定了接頭超聲波檢測(cè)的合理參數(shù)，形成了一套較為完善的地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)施工技術(shù)。

（3）可快速檢測(cè)出地下連續(xù)墻接頭的質(zhì)量，提前進(jìn)行預(yù)加固處理，對(duì)接頭的處理由以往的被動(dòng)處理轉(zhuǎn)為主動(dòng)預(yù)防，可規(guī)避地下連續(xù)墻接頭漏水、漏砂的致命風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，降低了深基坑施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）可準(zhǔn)確地檢測(cè)出地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量缺陷的具體部位，方便采取有針對(duì)性的預(yù)加固處理，免除了以往對(duì)有懷疑的接頭均進(jìn)行處理加固，可節(jié)省施工成本。

4.2建議

眾所周知，對(duì)于超聲波的PSD判據(jù)受人為的影響因素較大，就地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量而言，PSD判據(jù)的結(jié)果也不一定能完全確定接頭質(zhì)量缺陷對(duì)基坑安全危害的大小，因此本項(xiàng)技術(shù)還需通過(guò)更多項(xiàng)目的應(yīng)用來(lái)進(jìn)一步分析和研究。

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