關(guān)于超聲波在路橋基樁檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)探討

覃泓

（甘肅交通科學(xué)研究院有限公司）

關(guān)于超聲波在路橋基樁檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)探討

覃泓

（甘肅交通科學(xué)研究院有限公司）

近年來(lái)我國(guó)路橋建設(shè)不斷地增多，這為人們的生活帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)人們對(duì)路橋建設(shè)的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，路基建設(shè)作為路橋建設(shè)的基礎(chǔ)，可以有效的保證路橋工程的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)人們的生產(chǎn)生活有著重要的作用，超聲波技術(shù)的應(yīng)用可以有效的提高路基施工的質(zhì)量，文中對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在路橋基樁檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)做了簡(jiǎn)單的論述。

超聲波技術(shù)；路橋基樁；檢測(cè)技術(shù)

路橋基樁檢測(cè)技術(shù)中主要包括靜載檢測(cè)技術(shù)、動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)、預(yù)估檢測(cè)技術(shù)以及超聲波檢測(cè)技術(shù)，其中超聲波檢測(cè)技術(shù)主要是對(duì)混凝土超聲波的波幅以及聲速進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)路橋基樁的樁身進(jìn)行整體性檢測(cè)，與其他技術(shù)相比超聲波檢測(cè)技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，文中選取了靜載檢測(cè)技術(shù)作為比較對(duì)象，論述了超聲波技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 超聲波檢測(cè)技術(shù)的概述

1.1 基本原理

在路橋基樁中超聲波的傳播速度以及振幅主要受到力學(xué)指標(biāo)的影響，當(dāng)路橋基樁的其他條件一致時(shí)，超聲波傳播運(yùn)動(dòng)的特性與動(dòng)力學(xué)的特性一致，若基樁存在缺陷時(shí)，超聲波傳播運(yùn)動(dòng)則會(huì)發(fā)生一定的改變，當(dāng)基樁的缺陷比較大時(shí)則超聲波的能量消減的也就越快，由此根據(jù)超聲波的特性，用超聲波計(jì)算公式，將超聲波的實(shí)際傳播的速度計(jì)算出來(lái)，通過(guò)判斷聲速與振幅的變化便可以明確基樁中缺陷出現(xiàn)的實(shí)際位置與程度，超聲波檢測(cè)技術(shù)可以為路橋基樁的修補(bǔ)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 施工工藝

超聲波檢測(cè)技術(shù)的聲測(cè)管安裝施工：①需要將鋼筋籠架當(dāng)做聲測(cè)管的樁基，進(jìn)行固定并將二者一同沉入進(jìn)灌注樁孔中。②需要選擇兩根聲測(cè)管組成超聲波測(cè)試組（測(cè)試剖面），若設(shè)置3根聲測(cè)管則會(huì)出現(xiàn)3個(gè)不同測(cè)試剖面，若設(shè)置4根聲測(cè)管，則會(huì)出現(xiàn)6個(gè)不同測(cè)試剖面，通常情況下可以根據(jù)路橋基樁直徑的大小來(lái)增減聲測(cè)管的數(shù)量，其安裝的要求是以等邊三角形為原則進(jìn)行安裝。其利用到的主要儀器是線纜、計(jì)算機(jī)、換能器和聲波檢測(cè)儀等，其中換能器主要包括收與發(fā)這兩個(gè)部分，換能器可以在聲測(cè)管內(nèi)部進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將其數(shù)據(jù)信息記錄下來(lái)并進(jìn)行存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)測(cè)試剖面后，由計(jì)算機(jī)將其結(jié)果顯示出來(lái)，以供檢測(cè)人員進(jìn)行觀察與分析，找出故障存在的位置并進(jìn)行檢修。

2 超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 進(jìn)行常規(guī)對(duì)測(cè)

在兩個(gè)裝滿(mǎn)誰(shuí)的聲測(cè)管中分別放置一個(gè)換能器，需要以由管頂至管底的辦法，在一定間隔范圍內(nèi)同步移動(dòng)換能器，在等高程位置上對(duì)每一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)測(cè)，若采用的是自動(dòng)測(cè)讀的模式，間隔范圍要在20～50cm之間，一旦自動(dòng)測(cè)讀模式受到外來(lái)因素的干擾，而不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量時(shí)，需要采取手動(dòng)測(cè)量模式并保持測(cè)量間隔一致。

2.2 超聲波加密測(cè)量

超聲波加密測(cè)量主要是對(duì)常規(guī)檢測(cè)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象位置，進(jìn)行再次測(cè)量，其測(cè)量的間距為10～20cm，驗(yàn)證常規(guī)測(cè)量的結(jié)果，常規(guī)缺陷檢測(cè)結(jié)果主要包括三種:

（1）局部缺陷。在路橋基樁中常規(guī)對(duì)測(cè)若只有一條測(cè)線出現(xiàn)波動(dòng)異常，而其他剖面數(shù)值正常在，同時(shí)斜側(cè)結(jié)果分析也是同樣的結(jié)果在，則說(shuō)明基樁出現(xiàn)的是局部缺陷，缺陷的位置是兩條測(cè)線相交的位置。

（2）縮徑缺陷。當(dāng)所有測(cè)線的數(shù)值全部出現(xiàn)異常情況，則需要進(jìn)行斜測(cè)，斜側(cè)的位置在測(cè)試剖面的等高程中間的位置，斜側(cè)結(jié)果中測(cè)線的數(shù)值沒(méi)有異動(dòng)，則說(shuō)明基樁的中心位置是好的，而基樁缺陷應(yīng)該在某高程周邊，這樣的狀況就是縮徑問(wèn)題。

（3）斷樁隱患。若進(jìn)行基樁的常規(guī)對(duì)測(cè)與兩面斜側(cè)，發(fā)現(xiàn)某一高程測(cè)線的數(shù)值全部出現(xiàn)異常，則基樁內(nèi)中有整片區(qū)域存在缺陷，同時(shí)進(jìn)行三個(gè)測(cè)試泡面，如果在這個(gè)高程處數(shù)值依然異常且高程不在基樁底部，那么則證明基樁的缺陷相當(dāng)嚴(yán)重，可能會(huì)出現(xiàn)斷樁問(wèn)題。

2.3 超聲波扇形掃面測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)主要是把換能器固定，其位置的選擇是測(cè)試剖面上某一高程的固定位置，使另外一個(gè)換能器可以進(jìn)行升降，并保持規(guī)律性的升降，最終使測(cè)線呈現(xiàn)扇形，扇形測(cè)量辦法可以有效的減少測(cè)量的任務(wù)量，并且有效的提高路橋基樁檢測(cè)的效率與準(zhǔn)確性，但是需要注意的是，不可以對(duì)超聲波的波幅數(shù)值進(jìn)行比較，也不能將其作為最終的判斷依據(jù)。

2.4 超聲波加密測(cè)量實(shí)際案例

例如1：某一路橋基樁長(zhǎng)度是18m，基樁本身的波速與波幅都在標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)，且PSD曲線（如圖1）正常，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示基樁混凝土質(zhì)量屬于正常范圍內(nèi)，且基樁的內(nèi)部沒(méi)有缺陷問(wèn)題。

圖1 正?；鶚冻暡ㄇ€圖

例如2：一條路橋的基樁長(zhǎng)度是13.6m，在基樁0～12.4m之內(nèi)，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行基樁檢測(cè)，其聲速與波幅以及PSD曲線都沒(méi)有出現(xiàn)異常問(wèn)題，但是在12.4～13.8m之間，其聲速與波幅值和限值相比較發(fā)現(xiàn)，其數(shù)值較低且PSD曲線在此間距內(nèi)還出現(xiàn)了突變的現(xiàn)象，當(dāng)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)基樁的孔底部1m出出現(xiàn)了缺陷，存在松散層問(wèn)題，這種問(wèn)題也就是常見(jiàn)的沉渣問(wèn)題。

例如3：一路橋的基樁長(zhǎng)度是18m，在進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，基樁所有位置上的超聲波波幅與最大限制相比，明顯超出限值，但是沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)異常的現(xiàn)象，基樁的10.25～12.75m范圍內(nèi)，超聲波波速值比限值要低，其PSD曲線也發(fā)生突變現(xiàn)象，在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在這段范圍內(nèi)出現(xiàn)了縮徑問(wèn)題，其數(shù)值的變化如圖2。

圖2 縮徑基樁的超聲波曲線圖

3 與靜載檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行比較

靜載檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)基樁技術(shù)中比較完善與成熟的一種，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)基樁承載與沉降，但是這項(xiàng)技術(shù)需要具備一定的基礎(chǔ)條件，首先是需要準(zhǔn)確的介紹試樁和錨樁以及基準(zhǔn)樁之間的間距，一旦沒(méi)有重視這一環(huán)節(jié)，則會(huì)造成數(shù)據(jù)的誤差，對(duì)路橋的安全性造成威脅，主要由于為了降低生產(chǎn)成本，刻意隱瞞檢測(cè)技術(shù)或者是不了解相關(guān)的規(guī)范，最終造成安全隱患。

其次是需要設(shè)置有效的基準(zhǔn)梁，這一環(huán)節(jié)中主要由于溫度的變化容易造成基準(zhǔn)梁收縮變形，最終導(dǎo)致位移傳感器所檢測(cè)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，在具體的施工過(guò)程中，有些施工單位為了追求安裝的方便性，而忽視基準(zhǔn)梁的準(zhǔn)確設(shè)置，極易造成安全隱患。

最后需要設(shè)置荷載架剛度，其主要的作用是提供反力裝置，若其剛度不符合要求則會(huì)導(dǎo)致高噸位試驗(yàn)出現(xiàn)安全問(wèn)題，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)大范圍內(nèi)的變形，最終造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。

超聲波檢測(cè)技術(shù)的工作原理簡(jiǎn)單，施工工藝主要利用現(xiàn)代化測(cè)量設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行測(cè)量分析，有效的提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)超聲波檢測(cè)技術(shù)主要進(jìn)行常規(guī)測(cè)量、剖面測(cè)量與加密測(cè)試、應(yīng)用超聲波扇形掃面測(cè)量技術(shù)等，可以有效的提高路橋基樁檢測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確性。該技術(shù)具有低成本、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，與其他檢測(cè)相比占據(jù)了一定的優(yōu)勢(shì)，由此被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代的基樁檢測(cè)工作中。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著基樁樁型的不斷發(fā)展變化，出現(xiàn)了各種新型的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)理論，使得基樁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展受到了全新的挑戰(zhàn)，而超聲波檢測(cè)技術(shù)是目前應(yīng)用比較廣泛的，適合不同樁型的基樁檢測(cè)，可以保證基樁檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，超聲波技術(shù)利用其力學(xué)原理，根據(jù)超聲波的變化來(lái)判斷路橋基樁中存在的缺陷。

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2016-7-10