聲波透射法檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

劉 杰

(晉中市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)中心，山西 晉中 030600)

聲波透射法檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

劉 杰

(晉中市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)中心，山西 晉中 030600)

針對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)難度大這一問題，提出對(duì)聲波透射法檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁樁結(jié)構(gòu)的有效檢測(cè)，確定其具體狀況，以期提高橋梁工程質(zhì)量，最終為人們提供一個(gè)良好的交通環(huán)境。

聲波透射法，橋梁，檢測(cè)技術(shù)，樁基

橋梁工程樁基礎(chǔ)承載力強(qiáng)，其在橋梁工程中的具體作用是將橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到土層。橋梁工程樁基礎(chǔ)施工中，因?yàn)闀?huì)受到施工條件、工藝、管理因素等多方面因素的影響，因此容易發(fā)生橋梁樁基礎(chǔ)斷裂和混凝土離析等不良情況?；诖?，對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)檢測(cè)管理工作，保證樁基工程質(zhì)量可以達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也可以保證整體結(jié)構(gòu)的可靠性。

1 聲波透射法分析

1.1 檢測(cè)原理

將若干個(gè)豎向平行的聲測(cè)管預(yù)埋在被檢測(cè)的樁內(nèi)，將其作為檢測(cè)通道，同時(shí)要將脈沖發(fā)射器與接收換能器放置在聲測(cè)管中，向管內(nèi)注入清水，通過脈沖發(fā)射器完成對(duì)超聲脈沖的發(fā)射，脈沖將會(huì)穿過混凝土，并且會(huì)被儀器接收，判斷超聲波通過混凝土的時(shí)間[1]。超聲波脈沖信號(hào)在通過混凝土傳播期間，因?yàn)槭艿交炷两Y(jié)構(gòu)影響，因此會(huì)發(fā)射折射、繞射、多次反射的不同吸收衰減情況，這將會(huì)使信號(hào)在混凝土傳播過程中的波形、振幅、主頻等各項(xiàng)內(nèi)容都造成影響，依據(jù)各項(xiàng)內(nèi)容，完成對(duì)被測(cè)樁身混凝土密實(shí)程度的判斷，確定樁基的具體缺陷情況。

1.2 適用范圍

從目前的實(shí)際應(yīng)用情況來看，聲波透射法具有較強(qiáng)的使用能力，在具體應(yīng)用過程中，只是對(duì)已埋設(shè)聲測(cè)管范圍內(nèi)混凝土的完整性完成相應(yīng)檢測(cè)，而在聲測(cè)管以外的部位，則不在檢測(cè)范圍內(nèi)。

2 橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中聲波透射法的應(yīng)用

2.1 埋設(shè)聲測(cè)管

1)埋設(shè)聲測(cè)管時(shí)，各項(xiàng)操作的進(jìn)行必須要嚴(yán)格依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，需要注意的是，若橋梁樁基直徑?jīng)]有超過1.5 m，應(yīng)當(dāng)埋設(shè)3根聲測(cè)管，如果樁基直徑超過了1.5 m，為確保測(cè)量結(jié)果的合理性，應(yīng)當(dāng)埋設(shè)4根聲測(cè)管。

2)完成聲測(cè)管埋設(shè)后，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用鋼板完成對(duì)聲測(cè)管的底部進(jìn)行焊接，焊接期間要對(duì)相應(yīng)的焊接工藝進(jìn)行合理控制，確保焊接質(zhì)量能夠達(dá)到人們的期望要求，避免發(fā)生漏漿，影響作業(yè)質(zhì)量情況的發(fā)生。

3)可以在鋼筋籠內(nèi)部進(jìn)行聲測(cè)管焊接，并且需要注意各個(gè)聲測(cè)管必須保持平行，同時(shí)需要采用焊接連接方式對(duì)每段接頭位置進(jìn)行處理，并且要將埋設(shè)在樁底[2]。一般來說，制作聲測(cè)管采用的管材都較小，如果管材較大，為了確保作業(yè)的順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)分段連接管材。

2.2 透射法檢測(cè)方法的具體應(yīng)用

透射檢測(cè)技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，要安裝好扶正器，將發(fā)射器和接收換能器安放在聲測(cè)管中，并且要對(duì)換能器進(jìn)行詳細(xì)檢查，確定其在應(yīng)用過程中能保持正常升降。

為了確保在具體檢測(cè)過程中可以接收到較強(qiáng)信號(hào)，對(duì)檢測(cè)儀器設(shè)定各種合理的參數(shù)，并且要確保檢測(cè)期間，顯示器能夠清晰的顯示出超聲波波幅的大小情況。在設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將檢測(cè)點(diǎn)的距離控制在0.2 m～0.5 m之間，具體檢測(cè)期間，若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，或檢測(cè)結(jié)果不清晰，在具體作業(yè)過程中，可以依據(jù)實(shí)際情況，加密檢測(cè)點(diǎn)，完成相應(yīng)的處理工作[3]。在應(yīng)用接收器和換能器期間，應(yīng)當(dāng)采取由上向下的檢測(cè)方式，檢測(cè)期間要對(duì)接收波、發(fā)射波、波形等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)記錄。具體檢測(cè)過程中，若波形異常，要記錄波形，并且應(yīng)當(dāng)采用平測(cè)、斜測(cè)等多種不同測(cè)量方式完成相應(yīng)的測(cè)量工作。此外，如果橋梁工程樁基聲測(cè)管數(shù)量較多，可以進(jìn)行分組處理，并且通過分組形式，完成相應(yīng)的樁基檢測(cè)。完成樁基分組后，還應(yīng)當(dāng)采取隨機(jī)檢測(cè)方式檢測(cè)聲測(cè)管。

2.3 透射法檢測(cè)樁基缺陷處理

1)對(duì)缺陷的范圍和程度的判斷應(yīng)當(dāng)結(jié)合扇形、斜測(cè)掃射方法完成相應(yīng)的判定工作。同步評(píng)測(cè)在具體測(cè)試過程中具有快速特點(diǎn)，因此可以將其作為排查缺陷的一項(xiàng)重要依據(jù)，雖然現(xiàn)行的檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)0.1 m的采樣間隔，并且在處理期間不需要加密檢測(cè)處理，但是在對(duì)樁身混凝土的缺陷情況和具體范圍進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的準(zhǔn)確率會(huì)下降，因此檢測(cè)作業(yè)應(yīng)當(dāng)采取扇形掃射或斜測(cè)其中的一種方式完成。

2)具體檢測(cè)期間，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槁暅y(cè)管傾斜造成整個(gè)檢測(cè)剖面聲速值差別過大，目前在具體檢測(cè)過程中采用的軟件本身具有糾正聲測(cè)管偏差能力，但是糾偏期間，需要確保聲速變化的有序進(jìn)行，不得盲目糾偏，導(dǎo)致最終的結(jié)果失真，從而將會(huì)對(duì)最終的缺陷判定造成影響[4]。

3)在交通部和建設(shè)部相關(guān)檢測(cè)規(guī)范中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)缺陷的實(shí)際情況，將樁身的完成情況，對(duì)樁身進(jìn)行劃分，依據(jù)檢測(cè)剖面聲學(xué)參數(shù)的偏離情況和異常點(diǎn)，完成對(duì)樁身類別情況的準(zhǔn)確判斷?；炷凉鄻蹲陨硪３置軐?shí)，并且成樁工藝和地質(zhì)條件復(fù)雜，這也就導(dǎo)致了檢測(cè)聲學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)變化較大，工程中理論上的異常點(diǎn)只是有可能存在的缺陷點(diǎn)，因此要依據(jù)具體情況完成相應(yīng)的綜合判定。

4)通過分析可以發(fā)現(xiàn)，若樁基混凝土樁存在缺陷，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，樁基混凝土如果出現(xiàn)離析缺陷，骨料少砂漿多區(qū)段，聲波在砂漿中的傳播速度小于骨料，該缺陷處，聲波的傳播會(huì)受到較大影響，幅值將會(huì)降低；砂漿多的區(qū)域，混凝土強(qiáng)度會(huì)降低，波動(dòng)下降，此時(shí)聲波能量的具體傳播情況并不會(huì)受到影響，幅值也不會(huì)發(fā)生大幅度的改變。樁底一定深度范圍內(nèi)的波幅和波速的值較低，出現(xiàn)該情況，表明樁底沉渣清理存在雜物，由于地層出現(xiàn)松散情況，導(dǎo)致參量出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的衰減情況。樁頭處混凝土的成樁情況因工藝限制，具體澆筑期間，上部骨料有限，存在大量的氣泡和浮漿，這導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度偏低，波速和幅值將會(huì)快速降低[5]。若樁基清除不徹底或樁基灌量不足，此時(shí)將會(huì)導(dǎo)致波幅、波速、強(qiáng)度等各項(xiàng)內(nèi)容降低。聲波透射法在具體應(yīng)用過程中具有一定的局限性，無法全面準(zhǔn)確的完成對(duì)樁基缺陷情況的準(zhǔn)確判斷，此時(shí)要通過其檢測(cè)方法完成相應(yīng)的補(bǔ)測(cè)操作，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)問題的處理

3.1 信號(hào)突然消失

導(dǎo)致信號(hào)突然消失的原因有以下兩種：1)聲測(cè)管內(nèi)無水。2)設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)故障。信號(hào)突然消失，要對(duì)檢查聲測(cè)管內(nèi)是否有水，采樣狀態(tài)下，向聲測(cè)管內(nèi)注水，直到信號(hào)出現(xiàn)，否則要從聲測(cè)管中將換能器提出，平行靠近放在空氣中，進(jìn)行采樣，并且觀察是否存在接收波形，如果此時(shí)仍然無接收波形，則可以判定為設(shè)備系統(tǒng)故障。

3.2 判斷設(shè)備故障情況

如果判斷換能器出現(xiàn)故障，接上徑向換能器，開始采樣工作，若發(fā)射換能器在作業(yè)過程中存在異常響聲，并且沒有接收波形，此時(shí)可以判斷接收換能器出現(xiàn)了故障；若發(fā)射換能器在運(yùn)行過程中沒有響聲，用平面換能器代替發(fā)射換能器，將平面換能器的發(fā)射面對(duì)準(zhǔn)徑向換能器的輻射體，完成相應(yīng)的采樣作業(yè)，如果在該作業(yè)過程中，存在波形，表明接收換能器不存在問題，而發(fā)射換能器存在問題，否則，兩者均出現(xiàn)了故障。

3.3 接收存在問題

換能器下水測(cè)試時(shí)，起初階段波形正常，一段時(shí)間后，波形逐漸出現(xiàn)異常，甚至無接收波形，將聲測(cè)管提出后，波形恢復(fù)正常。通過分析可知，導(dǎo)致該情況發(fā)生的主要原因是換能器信號(hào)線出現(xiàn)了破損，水壓過大時(shí)，滲透到換能器的主體，破壞了換能器。

4 結(jié)語

聲波透射法在我國橋梁樁基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，通過對(duì)該方法的應(yīng)用，不僅使檢測(cè)工作變得更加簡單，而且也使分析手段得到了提升。但是，需要注意，在應(yīng)用該方法過程中也可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，因此，要做好相應(yīng)的分析工作。

[1] 符 友.路橋檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].城市道橋與防洪,2017(8):20,189-191.

[2] 燕志恒.基礎(chǔ)工程中樁基礎(chǔ)質(zhì)量分析與檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用[J].經(jīng)營管理者,2017(22):401.

[3] 鄭文南.淺談聲波透射法在公路橋梁工程基樁完整性檢測(cè)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].河南建材,2017(3):234-236.

[4] 陳昊海.多種基樁檢測(cè)方法在某橋梁工程中的對(duì)比分析[J].福建建筑,2016(5):68-69,74.

[5] 張同穎.橋梁樁基檢測(cè)技術(shù)分析[J].創(chuàng)新科技,2013(12):83-84.

Applicationofacoustictransmissionmethodinbridgepilefoundationstructure

LiuJie

(JinzhongTrafficConstructionProjectQualitySupervisionStationInspectionCenter,Jinzhong030600,China)

The pile foundation of bridge structure is difficult to detect this situation, the reasonable application of detection technology of acoustic transmission method, realize the effective detection of bridge pile structure, determine the specific situation, in order to improve the quality of bridge engineering, providing a good traffic environment for people.

acoustic transmission method, bridge foundation, detection technology, pile foundation

2017-10-05

劉 杰(1985- ),男,工程師

1009-6825(2017)35-0168-02

U445.551

A