超聲波法檢測(cè)橋梁樁基探討

■宋飛楊 ■河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071051

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工程建設(shè)也在迅速發(fā)展，大量工程建設(shè)中采用樁基工程在橋梁建設(shè)及房產(chǎn)建設(shè)中，樁基的形式得到了大量的推廣應(yīng)用，受施工難度及施工條件的影響，樁基工程其質(zhì)量很難被控制，這也就對(duì)樁基質(zhì)量檢測(cè)提出了更高的要求超聲波法貫穿在橋梁樁基檢測(cè)過程中，在各個(gè)具體的檢測(cè)環(huán)節(jié)當(dāng)中具有重要意義和可改進(jìn)之處以下是從超聲波法的技術(shù)要點(diǎn)及原理工程實(shí)踐技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及可靠性技術(shù)缺陷防治優(yōu)化措施五方面分別闡述超聲波檢測(cè)法在其中所起到的作用和相應(yīng)的改進(jìn)方法希望能對(duì)今后相關(guān)人員在實(shí)施橋梁樁基檢測(cè)時(shí)帶來一定的參考價(jià)值

1 技術(shù)原理

聲波透射法是在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測(cè)管道，將超聲脈沖發(fā)射和接收探頭置于聲測(cè)管中，管中充滿清水作耦合劑，由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土，被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由儀器中的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出超聲脈沖穿過樁體所需時(shí)間接收波幅值接收脈沖主頻率接收波形及頻譜等參數(shù)最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對(duì)接收信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析，即可對(duì)混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)大小位置做出并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析的幾種方法:

(1)聲時(shí)分析:選取聲時(shí)平均值μt與聲時(shí)2倍標(biāo)準(zhǔn)差δt之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值 μt=Σ tinδt=Σ(ti－μt)2/nSt=μt+2δt式中:n為測(cè)點(diǎn)數(shù);ti為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值;μt為聲時(shí)平均值;δt為聲時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差;St為判定樁身有無缺陷的臨界值

若ti＞St，即判定基樁在此深度處可能存在缺餡

(2)波幅分析:波幅是對(duì)缺陷最為敏感的聲學(xué)參數(shù)，選取接收到的超聲波信號(hào)波幅平均值的一半作為判斷有無缺陷的臨界值，波幅值以衰減器的衰減量q表示，通常用分貝值表示:

Qd=μq－6μq=Σ qi/n式中:μq為波幅平均值;qi為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的波幅;n為測(cè)點(diǎn)數(shù);Qd為判斷樁身有無缺陷的臨界值若qi＜Qd，即判樁身在此深度可能存在缺陷

超聲波檢測(cè)裝置，發(fā)射換能器置于被測(cè)樁的聲測(cè)管中，它把發(fā)射系統(tǒng)送來的電磁波轉(zhuǎn)換為超聲波并向樁身內(nèi)輻射，超聲波在樁身混凝土中傳播后到達(dá)另一個(gè)聲測(cè)管，被安置在其中的接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電磁波，經(jīng)放大器放大，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)后送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的觀察判讀，即可對(duì)被測(cè)混凝土的質(zhì)量做出判斷當(dāng)樁身混凝土均勻，聲波呈直線傳播，各測(cè)點(diǎn)聲時(shí)值相當(dāng);當(dāng)樁身混凝土中存在斷裂裂縫夾泥和密實(shí)度差等缺陷時(shí)，聲波信號(hào)在傳播中將發(fā)生繞射折射多次的反射及不同的吸收衰減等現(xiàn)象，從而使聲時(shí)值延長(zhǎng)，波幅減小，波頻下降，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化，來分析判斷樁身質(zhì)量

2 工程實(shí)測(cè)

在工程施工和樁基檢測(cè)中，應(yīng)用超聲波透射對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，在具體工程應(yīng)用中其優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)也較為明顯在檢測(cè)中，能對(duì)樁基樁身存在的施工缺陷及相應(yīng)的位置做出準(zhǔn)確的判斷，并能鑒別出樁身的完整性分類，這也是其他檢測(cè)技術(shù)不能有效實(shí)現(xiàn)的此外，其檢測(cè)的細(xì)致性較高，并且能擺脫樁基長(zhǎng)度及直徑比例的影響，這對(duì)其測(cè)量的客觀真實(shí)性有很大的幫助

實(shí)測(cè)廣明高速公路橋梁樁基礎(chǔ)部分為人工挖孔樁，樁徑從1.2～2.5m不等，且該地段常年雨水較多，采用人工挖孔灌注樁容易產(chǎn)生以下質(zhì)量問題:(1)如果土層地下水滲流比較嚴(yán)重，土璧可能會(huì)出現(xiàn)崩塌，造成土體塌方;(2)土層出現(xiàn)流砂現(xiàn)象或有動(dòng)水壓力時(shí)，護(hù)壁底部土層會(huì)突然失去強(qiáng)度，泥土隨水急速涌出，產(chǎn)生井涌，使護(hù)壁與土體脫空，或引起孔型不規(guī)則;(3)挖孔時(shí)如果邊挖邊抽水，地下水位下降時(shí)，護(hù)壁易受到下沉土層產(chǎn)生的負(fù)摩擦作用，使護(hù)壁受到拉力，產(chǎn)生環(huán)向裂縫，護(hù)壁所受的周圍土壓力不均勻時(shí)，又將產(chǎn)生彎矩和剪力作用，容易引起垂直裂縫而樁制作完畢，護(hù)壁和樁身混凝土結(jié)為一體，護(hù)壁是樁身的一部分，護(hù)壁裂縫破損或錯(cuò)位必將影響樁身和側(cè)阻力的發(fā)揮

3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及可靠性

超聲波檢測(cè)在橋梁樁基完整性檢測(cè)中，是物體無損檢測(cè)的一種重要方法，其技術(shù)已在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用根據(jù)超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用上的可行性，在對(duì)超聲波檢測(cè)聲波透射法應(yīng)用于基樁檢測(cè)，是近幾年才引進(jìn)發(fā)展起來的，由于它具有儀器輕便抗干擾能力強(qiáng)觀測(cè)準(zhǔn)確度高結(jié)果直觀可靠超聲波法檢測(cè)樁基的完整性是控制樁基質(zhì)量的一種手段，既先進(jìn)又可靠該檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)單直觀明確判斷迅速結(jié)論準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)

4 技術(shù)缺陷

(1)其技術(shù)缺陷也對(duì)整個(gè)檢測(cè)及時(shí)的落實(shí)帶來了很大的問題其主要缺陷表現(xiàn)為檢測(cè)需要對(duì)預(yù)埋聲測(cè)管，并且聲測(cè)管的預(yù)埋位置對(duì)整個(gè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有很大程度的影響，但是預(yù)埋聲測(cè)管施工是一項(xiàng)較為負(fù)責(zé)的工程，這在一定程度上也加大了整體施工的難度，同時(shí)需要對(duì)缺陷的具體位置做出判斷，在無形中增加了監(jiān)測(cè)工程的成本費(fèi)用

(2)缺陷具體表現(xiàn)在:①樁身混凝土的齡期影響隨著季節(jié)月份額轉(zhuǎn)變，樁基檢測(cè)所反映的信號(hào)和波形是不同的，初步分析是齡期的問題可見齡期對(duì)聲測(cè)結(jié)果的影響之大，建議檢測(cè)時(shí)間最低應(yīng)滿足7d天齡期;②身測(cè)管預(yù)埋。聲測(cè)管預(yù)埋聲測(cè)管之間的不平行度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，但在實(shí)際施工中，由于鋼筋骨架剛度的原因，會(huì)造成一定的誤差，應(yīng)盡量控制

5 防治措施

(1)針對(duì)樁基缺陷具有隱蔽性的特點(diǎn)，而樁基的質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程建設(shè)又具有重要的意義，在此種背景下，需要通過相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用處理，來為實(shí)際樁基質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理，為質(zhì)量檢測(cè)等提供科學(xué)合理的依據(jù)，以便更好地處理事故超聲波檢測(cè)在具體工程檢測(cè)應(yīng)用中，對(duì)樁基的質(zhì)量有重要意義，也是檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵需要在模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)超聲波的進(jìn)行檢測(cè)，并保留相關(guān)的數(shù)據(jù)理論，再結(jié)合具體的施工要求，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，以便在具體操作中有科學(xué)的參考依據(jù)

(2)PSD缺陷判據(jù)法:PSD判據(jù)是以聲時(shí)值與深度關(guān)系曲線相鄰兩點(diǎn)之間的斜率與差值之積作為判據(jù)，具體計(jì)算公式:Ki=(ti－ti－1)2/Hi－Hi－1若樁身混凝土質(zhì)量均勻，相鄰測(cè)點(diǎn)聲時(shí)值相等或接近，Ki等于或接近零;若樁身存在缺陷，相鄰測(cè)點(diǎn)聲時(shí)值相差較大，從而使Ki較大對(duì)比Ki與各種缺陷(夾層空洞蜂窩)PSD判據(jù)臨界值K，確定缺陷類型

(3)具體缺陷處理操作:①注漿施工注漿施工是處理樁基質(zhì)量缺陷的基礎(chǔ)，根據(jù)缺陷存在的位置，對(duì)漿液的配置比例和漿液的質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格審查，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的要求后，進(jìn)行注漿作業(yè)，對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，在注漿工作完成半個(gè)月之后，用超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)工程采用抽樣檢測(cè)的方法，檢查新注入的漿液是否與老混凝土完全凝固，并對(duì)相應(yīng)的工程強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè);②超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)注漿法的檢測(cè)為保證注漿質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求，可應(yīng)用超聲波投射技術(shù)對(duì)其施工的全過程進(jìn)行檢測(cè)在注漿前施工過程及注漿完成后各施工點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，了解缺陷及異常問題的存在，并檢測(cè)其施工是否與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符合。

［1］付玉軍，超聲波法檢測(cè)橋梁樁基的探討［J］.湖南交通科技，2006.

［2］林志坤，關(guān)于超聲波法在橋梁樁基中的檢測(cè)分析［D］.建材與裝飾，2008(5).

［3］趙永鵬，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)分析樁基質(zhì)量缺陷及防治措施［D］.

［4］黃海波，淺談樁基超聲波檢測(cè)方法［J］.山西建筑，2008(8).

［5］柴彩萍，樁基超聲波法測(cè)試技術(shù)探討［N］.西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2013(2).