超聲波在路橋基樁檢測中的優(yōu)勢體現(xiàn)

趙文賢　吳昊

摘 要：隨著我國工程建設(shè)領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的路橋工程建設(shè)為人們生活帶來了極大的便利。基樁是路橋工程的重要構(gòu)成部分，其施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)路橋工程的穩(wěn)定性和安全性，甚至對人們的安全和社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生影響。因此，如何對基樁進(jìn)行有效的檢測已經(jīng)成為亟待解決的重要問題。文章闡述了超聲波檢測技術(shù)的基本原理、施工工藝以及在路橋基樁檢測中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：超聲波；路橋基樁；檢測；優(yōu)勢

隨著我國工程建設(shè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人們在享受其所帶來的巨大便利的同時(shí)，也開始對工程建設(shè)的質(zhì)量越來越關(guān)注，在一定程度上為工程建設(shè)帶來了更大的挑戰(zhàn)。對于工程建設(shè)而言，越來越多的基礎(chǔ)性工程出現(xiàn)，其中包括路橋建設(shè)，而基樁的施工建設(shè)又是保證其安全性和使用壽命長短的重要影響因素，因而要將其基樁施工放在工程建設(shè)的重要位置之上。在我國基樁檢測技術(shù)發(fā)展的當(dāng)下，采用的傳統(tǒng)技術(shù)工藝由于以及受到環(huán)境因素、施工工藝以及土層性質(zhì)等多方面的影響，使得工程建設(shè)的質(zhì)量得不到應(yīng)有的保障，進(jìn)而影響到人們的人身安全和社會(huì)的發(fā)展，而超聲波在路橋基樁檢測中體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，值得在工程實(shí)踐中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。

1 超聲波檢樁技術(shù)的基本原理

超聲波在基樁中的實(shí)際傳播速度的計(jì)算公式為V=■，其中E代表彈性模量，？籽所代表的是基樁混凝土的實(shí)際密度，u則代表泊松比。由此可見，超聲波在基樁混凝土中的傳播速度和波幅會(huì)受到相關(guān)力學(xué)指標(biāo)的直接影響，對于原材料、配合比、使用壽命以及測試距離等條件一定的基樁而言，超聲波在其內(nèi)部的傳播運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)特征是保持一致；當(dāng)基樁中存在一定的缺陷的時(shí)候，超聲波在其內(nèi)部的傳播運(yùn)動(dòng)就會(huì)隨之發(fā)生明顯的變化，且缺陷越大，超聲波能量被消減的也就越快。利用超聲波的這種特性，通過對其聲速和振幅的實(shí)際波動(dòng)情況的變化趨勢，就可以準(zhǔn)確地判斷出基樁中出現(xiàn)缺陷的實(shí)際部位和程度，為修補(bǔ)工程的建設(shè)提供了科學(xué)可靠的依據(jù)。

2 超聲波檢樁技術(shù)的施工工藝

2.1 聲測管的安裝

首先，使用鋼筋籠架作為聲測管安裝的樁基，將聲測管穩(wěn)定固定在鋼筋籠骨架的內(nèi)側(cè)位置，和鋼筋籠骨架一起沉入到灌注樁孔中，為了保證聲測管的移動(dòng)通暢，一般要將聲測管的內(nèi)徑大小控制在50～60mm之間，并保證管內(nèi)沒有其他異物。

其次，將每兩根聲測管作為一個(gè)超聲波測試組，也是我們通常所說的測試剖面；當(dāng)基樁中設(shè)置了三根聲測管就可以在樁體的內(nèi)部形成三個(gè)不同的測試剖面；以此類推，當(dāng)在樁體的內(nèi)部設(shè)置四根聲測管，在基樁內(nèi)部就形成了六個(gè)相互不同的測試剖面。一般情況下，按照實(shí)際施工樁基的直徑選擇聲測管安裝的數(shù)量，換句話說，可以根據(jù)樁基的直徑適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少聲測管的數(shù)量，需要注意，安裝聲測管時(shí)要按照等邊三角形的原則進(jìn)行安裝。

2.2 儀器設(shè)備的準(zhǔn)備

超聲波檢樁技術(shù)中的儀器設(shè)備主要包括了線纜、換能器、計(jì)算機(jī)以及聲波檢測儀等元件。換能器一般包括發(fā)和收兩個(gè)部分，能夠在聲測管的內(nèi)部進(jìn)行等距離有序的升降運(yùn)動(dòng)，并將記錄下相關(guān)聲學(xué)數(shù)據(jù)信息及時(shí)存儲(chǔ)在儲(chǔ)存器當(dāng)中；當(dāng)測試剖面檢測技術(shù)之后，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對超聲破的測試結(jié)果顯示出來，以便工作人員進(jìn)行直觀的觀察和透徹的分析。

2.3 檢測實(shí)施步驟

2.3.1 常規(guī)對測

將換能器分別放置在注滿水的兩個(gè)聲測管當(dāng)中，按照從管頂?shù)焦艿椎捻樞?，有間隔地進(jìn)行換能器同步移動(dòng)，并在等高程的位置進(jìn)行逐點(diǎn)對測，由于測試中所采用的通常為自動(dòng)測讀模式。因此要將測試間隔控制在20～50cm的范圍之間。當(dāng)收到其他因素干擾時(shí)，自動(dòng)測讀模式不能夠有效地實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)工作。因此需要進(jìn)行手動(dòng)測量的模式，測量間隔要保持一致。

2.3.2 加密測量

在常規(guī)對測中出現(xiàn)異常現(xiàn)象的位置，需要必要的加密測量，使其測量間距控制在10～20cm之間，對常規(guī)對測的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，同時(shí)完成對具有異?，F(xiàn)象位置的尺寸大小實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的明晰。一般包括了以下三種情況。

局部缺陷：在對基樁進(jìn)行常規(guī)對測時(shí)，其他測試剖面上的數(shù)值均為正常，只有一條測線上出現(xiàn)了異常的波動(dòng)情況，且在進(jìn)行斜測之后也出現(xiàn)了同樣的問題，則說明基樁的內(nèi)部存在一個(gè)局部缺陷，其所在的位置就是在兩條測線的相交處。

縮徑：在對基樁進(jìn)行常規(guī)對測時(shí)，所有的測線都出現(xiàn)了數(shù)值異常的問題，這時(shí)需要在該測試剖面等高程的中間位置進(jìn)行必要的斜測，如果所有的測線數(shù)值沒有出現(xiàn)異常波動(dòng)，則可以判斷出基樁內(nèi)部的中心部位是良好的，其缺陷可能存在于基樁某一高程的周邊，也就是縮徑問題。

斷樁：在對基樁進(jìn)行常規(guī)對測和兩面斜測之后，發(fā)現(xiàn)測試剖面上穿過某一高程的所有測線數(shù)值都出現(xiàn)了異常波動(dòng)的問題，說明在這一基樁內(nèi)部存在一整個(gè)區(qū)域的缺陷；當(dāng)基樁的三個(gè)測試剖面在此高程處的測線數(shù)值也都出現(xiàn)了異常，而這一高程又不在基樁的底部，則說明基樁缺陷十分嚴(yán)重，很有可能發(fā)生了斷樁的問題。

2.3.3 扇形掃描測量

對基樁進(jìn)行扇形掃描測量，實(shí)際上就是將換能器固定在測試剖面的某一固定高程的位置處，使用另一換能器進(jìn)行有規(guī)律的升降動(dòng)作，使得測線形成了扇形的形狀。采用超聲波的扇形測量法，能夠減少實(shí)際的測量任務(wù)量，提高了檢測的工作效率。而需要注意的是，超聲波之間的波幅數(shù)值是不具有可比性的。因此不能夠作為缺陷判定的條件。

3 超聲波技術(shù)在路橋基樁檢測中的應(yīng)用

對某市的三個(gè)路橋基樁均采用超聲波檢測技術(shù)，其檢測結(jié)果具體如下：

3.1 正?；鶚兜纳疃取ㄋ佟⒄穹?、PSD曲線圖

如圖1所示，該路橋基樁的長度約為18m，樁身的波速曲線和波幅曲線都沒有超過實(shí)際的限之，且PSD曲線也沒有出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，說明該路橋基樁的砼質(zhì)量是正常的，在基樁內(nèi)部并不存在缺陷問題。

如圖2所示，這一路橋的基樁長度約為13.6m。在0～12.4m之間，超聲波的波速和波幅曲線、PSD曲線并沒有出現(xiàn)異常起伏；在12.4～13.8m的范圍當(dāng)中，超聲波的聲速和波幅與限值相比，均出現(xiàn)了較低的問題，且PSD曲線在此段中也出現(xiàn)了突變，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)在該路橋基樁樁孔底部的1m處出現(xiàn)了松散層。

3.3 縮徑基樁的深度—波速、振幅、PSD曲線圖

如圖3所示，該路橋基樁的長度約為18m。在基樁的所有位置當(dāng)中，超聲波的波幅都明顯的高于限值，沒有出現(xiàn)異常的波動(dòng)；在10.25～12.75m之間的位置處，超聲波的波速也都較低于限值，且PSD曲線在這一段中發(fā)生了突變，經(jīng)工作人員檢測發(fā)現(xiàn)在這一路橋基樁的10.25～12.75m之間發(fā)生了縮徑的問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，超聲波檢測技術(shù)已經(jīng)逐漸成為路橋工程基樁檢測中主要技術(shù)手段，并且逐漸廣泛推廣應(yīng)用，具有準(zhǔn)確性高、操作簡易、成本較低等優(yōu)勢特點(diǎn)，成為基樁缺陷判斷的可靠依據(jù)。因此，為了對路橋基樁進(jìn)行有效的檢測，相關(guān)工作人員必須要掌握其檢測具體工藝，并結(jié)合路橋工程建設(shè)的實(shí)際情況，對其基樁的建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行充分的檢測，以提高路橋的實(shí)際使用壽命，為人們的安全出行提供安全保障，以促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

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