橋梁樁基檢測中聲波透射法檢測的應(yīng)用

摘 要：文章從聲波透射法基樁檢測的基本原理和方法出發(fā)，簡要探析橋梁樁基檢測中聲波透射法檢測的應(yīng)用狀況。

關(guān)鍵詞：檢測；聲波透射法；應(yīng)用；橋梁樁基

1 聲波透射法的原理

聲波透射法具有非常高的準(zhǔn)確性，可將樁身缺陷大小以及部位詳細(xì)的找出。而聲波透射法應(yīng)用的重要體現(xiàn)之一是聲波特性，第一，預(yù)埋兩根之上的豎向且平行聲測管在測樁柱內(nèi)以當(dāng)作檢測的通道，利用清水的特性注滿于管中，接著把超聲脈沖發(fā)射換能器和接收換能器放進(jìn)聲測管中，當(dāng)超聲儀對發(fā)射換能器作用時會有超聲脈沖產(chǎn)生，樁體混凝土?xí)怀暶}沖穿透，從而接收的換能器，儀器將會對差聲波的波形進(jìn)行接收并顯示，讀出超聲波穿過混凝土后頻率、波形以及波幅等對應(yīng)的值，檢測是否有缺陷存在樁身是由經(jīng)過樁身的缺陷會導(dǎo)致波形或聲參數(shù)發(fā)生變化來確定。聲波透射法主要的檢測對象是聲測管間混凝土的質(zhì)量，通常不是勻質(zhì)彈黏性材料的混凝土都是由許多材料共同進(jìn)行配制而成，當(dāng)混凝土內(nèi)存在可以查明的較重缺陷的時候，會使波在傳播時產(chǎn)生繞射與散射的情況；依據(jù)超聲波第一次到達(dá)的能量衰減、時間、頻率變化幅度等特性，可以得出檢測區(qū)內(nèi)混凝土密度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2 樁基檢測

2.1 檢測儀器

檢測儀器采用國內(nèi)外先進(jìn)的超聲波檢測儀和標(biāo)準(zhǔn)化雙孔式徑向換能器。聲波發(fā)射的脈沖屬于矩形或階躍脈沖比較好，電壓在200-1000V間。

2.2 檢測前的準(zhǔn)備工作

首先，儀器系統(tǒng)的延遲時間是用標(biāo)定法進(jìn)行確定。然后，算出聲測管及耦合水層聲修正的值。再次，測出樁頂相應(yīng)聲測管外壁之間的長度。最后，注滿清水于每個聲測管中，對聲測管暢通狀況檢查；換能器可在全程范圍自由升降。

2.3 聲波透射法檢測的方法

依據(jù)樁體中超聲波換能器通道布置方式，把超聲波透射法的基樁檢測劃分為樁內(nèi)單孔透射法、樁外孔透射法和樁內(nèi)跨孔透射法。雙孔檢測應(yīng)用最為廣泛。在通常情況下這里不做探討，在比較特殊的情況下可做檢測使用的一般只有一個孔道，比如為了方便日后鉆心的檢測，那么鉆孔取芯后要了解芯樣周圍的混凝土質(zhì)量，此時可以采用單孔檢測法，具體方法為在孔中放入換能器，中間用隔聲材料隔開。經(jīng)發(fā)射換能器之后，超聲波會穿耦合水和孔內(nèi)護(hù)壁混凝土表面，適當(dāng)滑行在混凝土表層一些距離之后，再次通過耦合水分離到接收換能器，超聲波在孔壁混凝土中傳播的時候每一方面的聲學(xué)數(shù)據(jù)就可以通過這種方法檢測出來。在運用樁內(nèi)單孔透射法時，首先要把管中干擾排除掉，若孔道設(shè)計有鋼質(zhì)套管則不可用該法，這是由于超聲波在孔壁混凝土繞行速度受到鋼管的影響。在樁的上部結(jié)構(gòu)施工完整的情況下，可以鉆一個孔道在樁外部最近的土層里以作該次檢測通道，檢測時在頂部放一個大功率的平面換能器，沿樁外孔護(hù)壁慢慢把接收換能器放置其中，此時超聲波自上而下沿混凝傳播，穿透樁孔間每一層土層，經(jīng)過孔道達(dá)到接收換能器，將透射超聲波聲學(xué)參數(shù)依次給檢測出，由變化的數(shù)據(jù)對樁身進(jìn)一步判斷。由于土里的超聲波有減弱快的局限性，這就將可測樁長的距離縮減的很短，而且只能判斷斷樁等淺顯層面的問題。比較而言，就現(xiàn)在的檢測方法來看樁內(nèi)跨孔透射法屬于較全面的檢測法之一，屬于超聲波透射法檢測橋梁樁基中最主要的形式，此種方法是在樁內(nèi)埋入不低于兩根聲測管，在管中注滿清水之后，在管道中把發(fā)射和接收換能器安裝好。在檢測的時候，發(fā)射換能器是超聲波的首站，之后將兩管之間的混凝土穿透到接收換能器上，由發(fā)射換能器到接收換能器掃過的所有部面積是聲波脈沖真正檢測有效的范圍。對不同的情況要采用一種或者多種的測試方法對其進(jìn)行檢測，進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)的采集，由波形的變化情況，對樁身混凝土的強度進(jìn)行判斷，并且判斷出樁身混凝土質(zhì)量的好壞，采用跨孔法檢測時，由兩個換能器高程相對的變化情況，又有交叉斜測、扇形掃描測、平測以及斜測等一些方式，檢測時運用要與實際相符合。

2.4 檢測標(biāo)準(zhǔn)

對樁身類別的完整性確定時要結(jié)合到混凝土參數(shù)的臨界值、混凝土聲速的最低限值、自身質(zhì)量可疑點的安全測試、PSD判據(jù)，并精確算出缺陷的大小和范圍，依據(jù)分類原則相應(yīng)規(guī)定對其進(jìn)行綜合評判分析。

2.5 檢測步驟

一般檢測的過程主要有兩步，第一，對各個樁基采用水平測量法進(jìn)行普查，將聲波出現(xiàn)異常的位置找出。第二，采用更加詳細(xì)的測量法對聲波出現(xiàn)異常的位置進(jìn)行檢測，其中更加精準(zhǔn)對異常范圍進(jìn)行確定的方法就包括斜測以及扇形測量等。

3 數(shù)據(jù)的分析和判定

對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判定時，其聲波透射法的分析通常是對采樣點相關(guān)參數(shù)測量值分析，然后用數(shù)理統(tǒng)計法對剖面聲速和波幅等參數(shù)進(jìn)行計算，綜合分析樁剖面的所有參數(shù)，再和PSD值相結(jié)合對其綜合分析，最后進(jìn)行甄別橋梁樁身的完整性。具體完整性的劃分如表1。

（1）聲波透射法檢測灌注樁主要是簡要分析波幅、主頻以及聲速，并且進(jìn)行記錄和檢測波形。對其判斷主要是通過以下幾個方面：實測聲波波形、波速判據(jù)、波幅判據(jù)、主頻判據(jù)以及PSD判據(jù)。（2）主要的根據(jù)對象是超聲波的幅度和樁身聲速等出現(xiàn)異常達(dá)到的程度，而且還與超聲波發(fā)生波形異常的程度相結(jié)合綜合分析樁身斜測最后的結(jié)果。（3）由各個聲測線完整性的函數(shù)值統(tǒng)計分析出各個檢測橫截面完整性類別的指數(shù)K。（4）根據(jù)檢測后的特征和范圍的確定對樁身完整性的種類進(jìn)行分析并判斷確定。

4 工程概況

某高速公路第五合同段，起訖里程為K5+960～K7+571.525，標(biāo)段長度為1.57千米。橋梁和路基是其工程的主要內(nèi)容，主線橋梁總共的長度為700米，橋梁設(shè)計的基本類型是鉆孔灌注樁。本工程之中，對橋梁樁基的完整性進(jìn)行檢測主要是用聲波透射法來進(jìn)行，并且通過該法全面了解樁身的具體情況。由于某建設(shè)集團(tuán)有限公司的委托，實行了基樁無損檢測了該標(biāo)段橋。檢測時發(fā)現(xiàn)距離樁頂七到八米之間的范圍里，波幅和聲速都沒達(dá)到異常的臨界值，7-8米之間剖面的最低聲速小于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，并且PSD值也比較大。因此可知7-8米之間已有缺陷區(qū)存在，使得結(jié)果是較大PSD值與聲速和波幅的離差系數(shù)。結(jié)合地質(zhì)勘察報告等各方面報告以及一切可能性的因素，對其綜合分析可知7-8米樁屬于沙礫夾層交匯的位置，泥漿護(hù)壁不夠是其真正的原因，施工的時候，在灌注混凝土?xí)r會有一些水泥砂漿被帶走，從而形成該缺陷。

5 結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，聲波投射法越來越廣泛地運用于各大工程中，結(jié)合該方法自身具有的優(yōu)勢，對橋梁基樁的判定、缺陷及常見問題進(jìn)行總結(jié)和分析，有快捷、覆蓋面大、定量解釋準(zhǔn)確等優(yōu)點，利用聲幅作為判據(jù)，對于混凝土的均勻性和連續(xù)性檢測而言，其聲波透射法屬于最可靠、最直觀的檢測法。聲波透射法的應(yīng)用?？梢愿梅?wù)于橋梁施工建設(shè)之中，提供技術(shù)以確保提升質(zhì)量以及安全管理。

參考文獻(xiàn)

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