1聲測管安裝
1.1基本要求
聲測管是基樁檢測的重要通道，使用聲波透射法檢測基樁完整性時，需要根據(jù)樁徑在樁內預埋一定數(shù)量的聲測管。檢測時，管內注滿清水，把聲波換能器(俗稱探頭)放到聲測管內，由下向上逐個剖面進行檢測。當聲測管安裝工藝較差時，可能造成漏漿、斷裂、彎曲、下沉、堵塞、卡管等事故的發(fā)生，對用聲波透射法檢測基樁完整性的檢測結果產生較大影響，甚至無法檢測或判定基樁完整性類型。對聲測管總的要求是：連接牢靠不脫開，密封良好不漏水，連接平整不打折，管間平行不彎曲，管內通暢無異物。
1.2聲測管的埋置數(shù)量
根據(jù)樁徑大小，一般埋設2～4根聲測管，依據(jù)檢測規(guī)范不同，對樁徑的要求略有區(qū)別。目前常用的檢測技術規(guī)范主要有：《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ10622003(以下簡稱《建筑規(guī)范》)、《超聲法檢測混凝土內部缺陷技術規(guī)程》CECS21：2000(以下簡稱《測缺規(guī)程》)，這2本規(guī)范對樁徑的要求如表1所示。
表1聲測管數(shù)目與樁徑的關系mm
規(guī)程2根聲測管3根聲測管4根聲測管
《建筑規(guī)范》d≤8008002000
《測缺規(guī)程》d≤100010002500
注：d表示樁徑
1.3聲測管材質選擇
聲測管材料要有足夠的機械強度，保證在灌注混凝土過程中不變形，且與混凝土粘結良好，不致在聲測管和混凝土間產生裂縫，影響測試。因此最好選用鋼管。當樁長在15m以下時，為了節(jié)省材料，降低成本，有的規(guī)范也允許采用PVC管、塑料管或金屬波紋管。
1.4聲測管的尺寸
目前常用的換能器均為30～60kHz圓管式徑向換能器，其直徑一般在30mm左右或更小。規(guī)范規(guī)定聲測管內徑比換能器直徑大10～20mm，因此，一般選用40號鋼管(外徑48mm，內徑42mm)或50號鋼管(外徑60mm，內徑54mm)。
1.5聲測管的連接
由于常用的鋼管均是6m一段，需要將一段段鋼管連接起來。對連接的要求是：有足夠的強度，保證聲測管不致受力彎曲脫開；連接應有足夠的水密性，保證在孔內水壓下不漏水。連接方式主要有套筒連接、螺紋連接、對接焊連接，最常用的方式是套筒連接，效果比較好。套筒連接如圖1所示，選1段長80mm左右的鋼套筒，套筒內徑略大于聲測管外徑，將2根聲測管套起來，用電焊將套筒與聲測管上下兩端焊接起來。既要保證焊接不漏水，又不要將聲測管焊通，阻塞換能器的上下移動。
圖1聲測管外加鋼套管連接方式
1.6聲測管的安裝固定
聲測管預先固定在鋼筋籠內。用點焊或鐵絲綁扎的方法固定在架立筋(豎向鋼筋)內側，也可以采用U形鋼筋環(huán)焊接在架立筋上的方式。鐵絲綁扎的間距≤2m。為了保證聲測管相互平行，可以在聲測管間點焊三角形鋼筋架支撐。聲測管一直埋到樁底。底部要封死，上部要加蓋，防止進入泥漿或異物。
2聲測管對基樁檢測的影響
2.1樁底聲測管彎曲
在鋼筋籠的吊裝過程中，鋼筋籠的底部拖動時，如果綁扎不牢，聲測管容易發(fā)生彎曲變形，聲測管間距變小。有時樁底鋼筋籠直徑變小，為了保證聲測管的平直，聲測管就要穿到鋼筋籠外側，而不是把聲測管掰彎放到鋼筋籠內。如果不采取加固措施，很容易使聲測管壓彎或打折，甚至折斷。當聲測管超出鋼筋籠底1～2m(設計樁底有一段素混凝土)時，也存在類似情況。
如圖2所示，樁長18.0m左右，埋設3根聲測管，3個檢測剖面中，-16.0～-18.0m區(qū)段聲速曲線均明顯向右(高聲速方向)翹起，聲速異常偏高，其它區(qū)域曲線基本正常。推斷樁底聲測管彎曲變形，間距變小，計算的波速異常偏高。由于樁底是缺陷易發(fā)生部位，根據(jù)此類曲線很難判定樁底是否存在缺陷，很可能發(fā)生漏誤，給工程留下安全隱患。
圖2聲測管底部彎曲時檢測剖面
2.2樁身聲測管彎曲變形
聲測管綁扎不牢或綁扎間距過大，在澆筑混凝土過程中，聲測管受混凝土擠壓發(fā)生彎曲變形，管間距離變大或變小，直接影響檢測結果的分析判定，甚至無法給出樁身完整性類別。
如圖3所示，樁長18.0m，埋設3根聲測管。從圖3可以看出，Ⅰ、Ⅲ剖面深度曲線基本正常，Ⅱ剖面中上部的聲速曲線向上彎曲，聲速嚴重異常。推定是聲測管受擠壓變形，互相靠近，導致計算聲速嚴重異常。根據(jù)深度曲線也很難劃定該樁的完整性類別，只能采取其它方法補充檢測。聲測管的彎曲還導致聲速異常值判定區(qū)間太大，易造成漏判。
2.3鋼套管影響
聲測管的連接一般采取外套鋼管方式進行。鋼套管直徑不宜太大，一般比聲測管略大即可，焊接起來比較容易，封閉性也比較好。鋼套管也不能太長，一般80mm左右，對檢測結果幾乎無影響。鋼套管的作用僅僅是把兩段聲測管連接成來，并沒有什么特殊的工藝要求。
圖3樁身聲測管不平行時檢測剖面
如圖4所示，某工程所有基樁均埋設3根聲測管，檢測后發(fā)現(xiàn)部分樁存在嚴重信號異常，且1根樁上3個檢測剖面均有多處缺陷(圖4中-5.6m和-11.6m處)，從信號上分析是嚴重斷樁。
圖4鋼套管太長時檢測剖面
由于多根樁在同一位置附近都存在類似的信號，且一根樁上異常信號的高度約6.0m左右，缺陷區(qū)域高度約0.6～0.8m。在進行了深入調研后發(fā)現(xiàn)，施工單位使用的鋼套管長度約80cm。分析形成異常信號的原因是鋼套管的影響。由于鋼套管較長，焊接質量很好，密封在內部的部分空氣不能排出，聲波信號要繞行很長距離或穿過空氣層后才能被接收到，造成聲波信號的嚴重異常。為了驗證分析結果，在其中的2根有典型代表性的樁上進行鉆芯驗證，結果表明，樁身混凝土完整無異常。根據(jù)鉆芯結果，此類樁判定為二類樁。
2.4對零聲時的影響
聲波透射法檢測中零聲時由三部分組成：①系統(tǒng)延遲t01；②聲測管壁中延遲t02；③耦合水層延遲t03。t01與系統(tǒng)有關，可以直接由儀器測定；t02一般約1μs，對測試結果影響不大；t03受聲測管和換能器直徑的影響，變化很大，對測試結果會有較大影響，不能忽略。
舉例說明：假設水中聲速V水=1.5km/s，鋼材中聲速V鋼=5.8km/s，換能器直徑d=26mm，聲測管外徑φ外=60mm、內徑φ內=54mm，聲波走時t=200μs(不含t01)，那么：t02=φ外-φ內)PV鋼=1.03μs；t03=φ內-d)PV水=18.67μs。
耦合水層中零聲時在聲波走時中所占百分比t03/t=18.67/200=9.34%，可見是不能忽略的。如果采用更大內徑的聲測管，所占百分比就更大。
一般情況下，以上計算過程是假設換能器位于聲測管的中心位置，如果聲測管的直徑較大，換能器在管內擺動范圍較大，對聲時的影響更大，對檢測結果的影響就較大。如圖5a、b所示兩種情況，t03的變化范圍在0～37.34μs。
圖5耦合水中聲波走時
3結語
聲測管是聲波透射法基樁完整性檢測的重要通道，如果埋設不好，就達不到檢測基樁質量的目的，可能影響工程的整體進度。因此，在預埋聲測管時，應注意埋設的質量，以便于質量檢測工作的正常進行。
參考文獻：
[1]羅騏先.樁基工程檢測手冊(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2]中國建筑科學研究院.JGJ10622003建筑基樁檢測技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.
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