基桩声波透射完整性等级判定标准探讨

仇道刚，陈启超，刘国跃

（南京铭创测控科技有限公司，江苏 南京 210032）

0 引言

目前声波透射检测的结果评价，实质上是把对立体桩的完整性评价简化成若干剖面的评价，这是检测方法本身决定的。即使将平测、斜测、扇测都做，也仅能反映剖面的情况，然后再综合所有剖面的情况，来推断立体桩身的情况。这就决定了，由剖面到立体的桩身，本身就会存在一定的误差，而且这个误差是方法自身的问题，无法避免。因此，研究在剖面内更加准确地判定缺陷的位置和程度，更有实用价值。笔者认为，声波透射检测的实践总结非常重要。

1 判定标准

声波类似光波，障碍物对声波的阻挡效果类似投影。例如，用一张平铺的A4纸遮挡一束光时，得到的影子可能是一个长方形，也可能是一条直线。当影子是一条直线时，这时通过投影很难判断出遮挡物的形状。但是如果通过调整纸的方向，让光来自两个不同的方向照射，再通过这两个方向的投影结果进行综合分析，误判率会降低很多。例如，当光垂直与纸的平面照射时，得到的影子是长方形，当光平行于纸的平面照射时，得到的影子是一条直线，如图 1 所示，综合分析这两种结果，显然更容易得出遮挡物形状是长方形的结论。

图1 障碍物阻挡光波效果图

声波透射检测原理也是如此，缺陷在桩身轴向上的大小是在径向上的投影（平测数据提供），这个投影反映不出缺陷在桩身径向上的大小。要在剖面内准确定位缺陷的大小和位置，至少需要两个方向的投影，而平测和斜测数据可以提供这两个方向的投影。目前JGJ 106－2014《建筑桩基检测技术规范》的判定标准只考虑了缺陷在桩身轴向上的分布，没有考虑缺陷在桩身径向上的分布。例如，某桩，埋设 3 根声测管，在深度3.5～4 m 范围内，1 号管和 2 号管被泥包裹［1］。依据声波透射原理，绘制异常声测线分布图，如图 2 所示，那么声学参数在 3.5～4 m 范围内，5 条声测线均异常，分析得到的缺陷是在深度 3.5～4 m 范围内，至于缺陷在桩身径向上的分布情况，通过数据分析无法得知。依据现有的标准，异常声测线在所有检测剖面内，纵向、横向连续分布，且横向分布的数量大于检测剖面数量的 50 %。符合 Ⅳ 类桩的判定标准，应该判为 Ⅳ 类桩。这种数据表面看，跟断桩数据是一样的，但是，缺陷的严重程度却跟断桩大相径庭。这两种缺陷对桩身承载力的影响也不一样，现有的判定体系并没有把这两种情况区分出来。

图2 异常声测线分布图

2 模型分析

现有的声波透射检测技术可以将声测管局部包泥的情况准确判断出来。但是仍然有检测精度的问题，这个检测精度跟斜测角度有关［2］。还是用上面列举的桩为例，3 根声测管，1 号管和 2 号管在深度3.5～4 m 范围内包泥，依据声波透射检测缺陷的判定原理，根据平测和斜测数据绘制缺陷示意图，如图 3 所示，斜测角度采用 60e，斜测角度越大，检测精度越高。从图形上可以看出，通过分析得出的缺陷为三角形即斜线阴影部分。虽然仍有一定的误判区域，但是能看出缺陷仅仅是在声测管附近，并没有在桩径向上向桩中心延伸很大的区域。反之，如果缺陷在桩身径向上分布的区域很大，通过平测加斜测也能准确地判断出来。

图3 缺陷示意图

3 工程案例

案例 1：贵州某灌注桩，桩号 Y14-1，桩径 2.4 m，检测桩长 23.2 m，埋设 4 根声测管，平测数据显示，在 17 m 和 20 m 两处有全断面缺陷，范围 20～30 cm，数据如图 4 所示，曲线图和波列图均能清晰地反映出缺陷，依据现有的判定标准，此桩判为 Ⅳ 类。由于桩径较大，采用取芯法进行验证，此桩没有做斜测。另外，由于桩径＞1.6 m，依据规范，取芯检测一共取了 3 个孔，取芯孔位置如图 5 所示，在声波透射检测有问题的两处深度，芯样均没有发现有问题。2 号孔芯样照片如图 6 所示，3 号孔芯样照片如图 7 所示。最后，依据取芯结果，此桩最终判定为 I 类。从取芯结果分析，虽然平测数据显示此桩是全断面缺陷，类似断桩，但是，缺陷在桩身径向上的范围并不大。取芯结论跟声波透射检测结论差异很大。

图4 Y14-1 号桩曲线图和波列图

图5 Y14-1 号桩取芯孔位置图

图6 Y14-1号桩 2 号孔芯样照片图

图7 Y14-1 号桩 3 号孔芯样照片图

案例 2：四川某钻孔灌注桩，桩号 3～9，桩径 2 m，桩长 30 m，混凝土标号 C30，埋设 3 根声测管，平测数据如图 8 所示，在 17 m 左右，3 个剖面都有缺陷，1～2 剖面和 1～3 剖面缺陷深度范围在 1 m 左右，2～3 剖面范围稍小，在 0.5 m 左右。曲线图和波列图均能清晰地反映出缺陷，依据现有的判定标准，此桩判为 Ⅳ 类。同样，取芯取了 3 个孔，仍然没有取到缺陷，1 号孔芯样照片如图 9 所示。取芯结论跟声波透射检测结论差异很大。

图8 3～9 号桩曲线图和波列图

图9 3～9 号桩 1 号孔取芯照片图

以上两个案例从取芯的结果可以断定，缺陷在桩径向上并没有形成较大的范围，否则取芯结果会有所体现，很有可能缺陷仅在声测管附近。关于声测管被泥包裹这种情况，需要说明的是，对于 4 根声测管的桩，如果有 3 根声测管在同一高度被泥包裹，所有剖面在此位置数据都会异常，从平测数据上看像是全断面缺陷，类似断桩数据。如果有 2 根声测管在同一高度被泥包裹，就会有 5 个剖面在此位置数据异常，只有 1 个剖面数据正常，平测数据显示依然是严重缺陷。

4 现有判定体系的弊端

现有判定体系只是针对平测数据进行判定，用平测数据判定桩是好桩，风险不大（特殊缺陷除外，例如水平裂缝），但是用平测数据判定桩是问题桩，却存在风险，平测数据有问题，桩一定有问题，但是缺陷严重程度可能相差很大，应该进行更细分的对待，并且声波透射检测技术也能做到这一点。

现有的判定体系易造成资源浪费，有时候即使明知取芯可能没问题，还要做取芯验证，而取芯的成本远高于声波透射检测。像案例 1、案例 2 的情况，依据现有的判定体系，这样的桩是无法判成Ⅰ类、Ⅱ 类桩，即使检测人员通过平测和斜测完全可以提前判定出缺陷在桩身径向上分布的区域不大，取芯可能取不到，还要进行取芯检测，这时候的取芯目的已经不是验证缺陷了，而是承担起了给桩一个合格身份的角色，给桩的最终结论提供依据。从某种意义上说，这是现有的完整性判定体系导致的奇怪现象。

现有判定体系易使声波透射法受到质疑，随着声波透射判定为 Ⅲ 类、Ⅳ 类，而取芯最终判定为Ⅰ类、Ⅱ类桩的数量的增多，会给施工、监理、业主等造成声波透射检测准确性不高的误解，降低了声波透射检测技术的社会公信力，不利于这门技术的发展。

5 建议

平测数据的本质是在剖面内提供了一个一维坐标，仅能了解缺陷在桩轴向的分布情况。而平测加斜测数据可以在剖面内提供了一个二维坐标（非标准二维坐标，当斜测角度达到 90e 时，是标准的二维坐标）［2］，能了解缺陷在桩身轴向、径向上的分布情况。鉴于以上，建议Ⅲ 类、Ⅳ 类的桩判定标准要充分考虑平测、斜测数据，进行更细分的判定，将在桩身径向上形成较大缺陷和形成较小缺陷区分开来，这样判定，会更加准确，并且能减少一些不必要的取芯验证，避免检测浪费。

6 结语

声波透射法目前在现有的几种基桩完整性检测方法中，占用很重要的位置，尤其是对于大直径灌注桩的完整性检测，声波透射法是不二之选。我国每年庞大的声波透射检测数量，可以提供大量的工程案例，对判定体系的完善起到极大的推动作用。实践出真知，只要坚持对在实践中出现的问题进行总结，本着不漏判一根坏桩，不误判一根好桩基本原则，声波透射完整性检测的评价体系就会日趋完善。 Q