聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

馮高峰 張海峰 岳元元

安陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)研究院

聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

馮高峰 張海峰 岳元元

安陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)研究院

樁基檢測(cè)包括樁基承載力和樁身完整性檢測(cè)。樁基承載力的大小直接決定樁基能否承受并傳遞上部荷載。完整性檢測(cè)是為了發(fā)現(xiàn)某些可能影響樁基承載力的缺陷，確保樁基的耐久性，為減少安全隱患、可靠判定樁基承載力服務(wù)。因此，樁身完整性檢測(cè)十分必要。目前，我國(guó)樁身完整性檢測(cè)以無(wú)損檢測(cè)為主，其中聲波透射法檢測(cè)因具有范圍覆蓋廣，信息量豐富，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，以及現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，不受樁長(zhǎng)和樁身限制等特點(diǎn)，而得到廣泛使用。本文以鉆孔灌注樁樁基檢測(cè)為例，來(lái)淺析聲波透射法。

聲波透射法；樁基質(zhì)量檢測(cè)；應(yīng)用

混凝土灌注樁基屬于隱蔽性工程，通常無(wú)法從外觀上可以看到樁基質(zhì)量的好壞。由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或者施工管理等因素的影響，成型后的樁基樁身可能存在縮頸、夾泥、孔洞等多重有害缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在混凝土灌注樁基施工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率甚至高達(dá)20%以上，這在很大程度上影響了樁身的完整性和單樁的承載能力，嚴(yán)重影響著工程建設(shè)進(jìn)度和結(jié)構(gòu)物的安全。因此，混凝土灌注樁基的成樁質(zhì)量檢測(cè)己引起廣泛關(guān)注，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁基中存在的隱患及危害，方便、快捷地對(duì)樁基的缺陷開(kāi)展有效檢測(cè)及判斷，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)的安全有序進(jìn)行有著極為重要的意義。

1 聲波透射法工作原理

樁基施工的過(guò)程中，混凝土內(nèi)部存在的缺陷會(huì)形成波的阻抗，相較于正常狀態(tài)的混凝土來(lái)說(shuō)，缺陷部分混凝土波阻抗更低，超聲波在樁基中傳播的過(guò)程中，波阻抗界面即位缺陷界面，以人工方法發(fā)射超聲波脈沖，脈沖在樁基內(nèi)部缺陷部位或出現(xiàn)透射、反射和繞射現(xiàn)象，在波形上會(huì)有對(duì)應(yīng)的顯示，以波行分析為基礎(chǔ)即可以檢測(cè)判斷出樁基完整性和缺陷情況。聲波透射法應(yīng)用的過(guò)程中，能夠?qū)β暡ń?jīng)過(guò)樁基混凝土傳播后的聲學(xué)參數(shù)量值和變化情況進(jìn)行分析和測(cè)定，從而對(duì)樁基混凝土質(zhì)量情況進(jìn)行判斷，主要應(yīng)用的聲學(xué)參數(shù)有聲速、波形、頻率及波幅等，這些聲學(xué)參數(shù)與樁基混凝土質(zhì)量密不可分。

2 聲波透射法應(yīng)用的可行性分析

當(dāng)樁基周?chē)鷰r出現(xiàn)較大的阻礙時(shí)，樁基的反射信號(hào)難以得到良好的傳導(dǎo)，從而大大地減弱了樁基的反射信號(hào)，嚴(yán)重的話將會(huì)抵消反射信號(hào)，這對(duì)樁基檢測(cè)效果影響較大。與此同時(shí)，在樁基檢測(cè)時(shí)，由于缺陷變異性變化不明顯，因此很難在檢測(cè)上展現(xiàn)出來(lái)。而對(duì)于聲波透射法來(lái)說(shuō)，能夠詳細(xì)地劃分出不同區(qū)域的缺陷，較全面的掌握缺陷的位置、范圍、程度，但由于埋管的限制，一般管底距離樁底10～15cm，其主要是針對(duì)樁身混凝土的完整性及缺陷程度進(jìn)行分析，無(wú)法對(duì)樁底沉渣、樁底混凝土與持力層的接合情況進(jìn)行判斷，對(duì)于樁長(zhǎng)較短的端承型樁樁底沉渣及持力層性狀尤為重要。

3 聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 測(cè)試前的準(zhǔn)備工作

(1)被檢樁的混凝土齡期大于14d；(2)聲測(cè)管內(nèi)灌滿清水，且保持暢通；(3)調(diào)查、收集待檢工程及受檢樁的相關(guān)技術(shù)資料和施工記錄，比如樁的類型、尺寸、標(biāo)高、施工工藝、地質(zhì)狀況、設(shè)計(jì)參數(shù)、樁身混凝土參數(shù)、施工過(guò)程及異常情況記錄等信息；(4)聲測(cè)管處理澆注混凝土前，一定要仔細(xì)綁扎聲測(cè)管，保持聲測(cè)不發(fā)生變形和彎曲，澆注后，用橡皮塞堵住管口，以保證沒(méi)有雜物落入管內(nèi)，維持管內(nèi)通暢。檢測(cè)前，將聲測(cè)管灌滿水(作為聲波傳播的介質(zhì))。(5)用鋼卷尺測(cè)量樁頂面各聲測(cè)管之間外壁凈距離，作為相應(yīng)的兩聲測(cè)管組成的檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)測(cè)距，測(cè)試誤差小于1%；(6)換能器以及聲波儀將換能器緩慢平穩(wěn)地放入聲測(cè)管內(nèi)，并通過(guò)定滑輪將若干個(gè)換能器控制在同一標(biāo)高，其累計(jì)相對(duì)高差不應(yīng)大于20mm，并隨時(shí)校正。并通過(guò)數(shù)據(jù)線將聲波檢測(cè)計(jì)數(shù)據(jù)儀、換能器電纜線和聲波儀三者連接在一起。

3.2 數(shù)據(jù)采集

對(duì)于聲時(shí)值和波幅值出現(xiàn)異常的部位，應(yīng)采用水平加密、等差同步或扇形掃測(cè)等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴(yán)重程度。

3.3 數(shù)據(jù)分析處理與判定

(1)聲速分析：聲波的聲速在樁基質(zhì)量檢測(cè)中數(shù)值較為穩(wěn)定，這主要是因?yàn)槁曀俚拇笮∨c介質(zhì)的密度相關(guān)性大。由于樁基施工中采用相同的配合比來(lái)生產(chǎn)混凝土，所以樁基的整體密度相差不大。采用聲速變化來(lái)對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)就不十分貼切，可以作為參考指標(biāo)使用。

(2)波幅分析：當(dāng)樁的內(nèi)部出現(xiàn)缺陷(離析、疏松、夾泥等)，聲波因穿過(guò)缺陷區(qū)，產(chǎn)生各種折射、反射以及繞行，不僅會(huì)導(dǎo)致波速下降，也會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的波幅(波能量)下降。因此，聲波波幅也是判斷混凝土質(zhì)量的重要因素。波幅判斷依據(jù)：用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，若實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值，其作為混凝土缺陷可疑區(qū)域。即

其中，AP是波幅臨界值(dB)；Am是波幅平均值(dB)；Am是第i個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)波幅值(dB)。

(3)主頻判據(jù)。聲波經(jīng)過(guò)混凝土之后會(huì)發(fā)生一系列的折射和反射作用，所以聲波在到達(dá)接收器之后所接受到的主頻會(huì)發(fā)生一定程度的漂移造成主頻產(chǎn)生衰減，通過(guò)實(shí)測(cè)主頻發(fā)生衰減的程度就能夠?qū)炷恋馁|(zhì)量做出較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。通過(guò)聲波透射法檢測(cè)獲得的主頻的衰減程度越大，就表明該位置處的樁基混凝土質(zhì)量越差。同波幅分析相類似，主頻數(shù)據(jù)的在一定程度上會(huì)受到檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)工作狀態(tài)的影響，還會(huì)受到檢測(cè)的樁長(zhǎng)和聲波耦合情況的影響。主頻的變化也呈現(xiàn)正態(tài)分布的特征。另外主頻數(shù)據(jù)的獲取沒(méi)有聲速獲取數(shù)據(jù)穩(wěn)定，跟波幅數(shù)據(jù)分析對(duì)病害的反映相對(duì)較弱，在實(shí)際的樁基質(zhì)量檢測(cè)中主頻數(shù)據(jù)變化只是作為波幅數(shù)據(jù)分析之外的一種輔助判斷措施。

綜上所述，聲波透射法是我國(guó)建筑行業(yè)樁基檢測(cè)中使用較為廣泛的一種檢測(cè)方法。面對(duì)這樣一種極具生命力的新技術(shù)要做到仔細(xì)分析、透徹了解、正確使用。只有對(duì)聲波透射法的使用原理、操作技術(shù)、使用方法以及該方法本身的缺陷進(jìn)行深人了解，才能在實(shí)際操作過(guò)程中正確使用，充分發(fā)揮其在樁基檢測(cè)中的作用，最終達(dá)到理想的效果。

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[2]陳顯云.聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2015，(06)：140.

[3]段文旭.低應(yīng)變法和聲波透射法在樁基檢測(cè)中的綜合應(yīng)用研究[D].成都理工大學(xué)，2014.