聲波透射法在樁基檢測中的應(yīng)用探析

林國章

健研檢測集團(tuán)有限公司（361000）

聲波透射法在樁基檢測中的應(yīng)用探析

林國章

健研檢測集團(tuán)有限公司（361000）

隨著我國社會與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，我國建筑工程施工工藝、施工技術(shù)和檢測技術(shù)均得到了突飛猛進(jìn)的創(chuàng)新與發(fā)展，其中聲波透射法就是當(dāng)今建設(shè)工程中應(yīng)用較為廣泛的檢測技術(shù)。這里探析了聲波透射法在樁基檢測中的應(yīng)用，以期我國建筑企業(yè)可以得到更好的發(fā)展并獲取更高經(jīng)濟(jì)效益。

聲波透射法；基樁檢測；應(yīng)用

0 引言

樁基施工是關(guān)系到建設(shè)工程整體質(zhì)量的重要施工環(huán)節(jié)，而當(dāng)今建筑工程伴隨無損檢測技術(shù)的應(yīng)用與推廣，為保證樁基施工質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而作為無損檢測技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的聲波透射法，為工程建設(shè)環(huán)節(jié)中確保樁基質(zhì)量提供了前提條件。因此，為使我國建設(shè)工程質(zhì)量得到有效保障，對聲波透射法在樁基檢測中的應(yīng)用進(jìn)行探析顯得尤為重要。

1 聲波透射法檢測樁基質(zhì)量的原理

1.1 聲波在混凝土中的傳遞特點(diǎn)

由于蘊(yùn)含多種材料的復(fù)合成分是混凝土主要特征，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)相較于一般建設(shè)材料要稍顯復(fù)雜，這為混凝土工程質(zhì)量檢測帶來了一定的難度。即使是聲波透射法在混凝土結(jié)構(gòu)的檢測中也會產(chǎn)生多種結(jié)果，并會因遭受復(fù)雜界面多重反射而出現(xiàn)聲波散射等情況，而聲波散射情況同混凝土骨料多少成正比。因此，為使聲波透射法在混凝土檢測中可以發(fā)揮積極功效，應(yīng)選用低頻聲波作為檢測主要形式，確保聲波在混凝土內(nèi)傳播可以被準(zhǔn)確接收。此外，通過對聲波透射法日常運(yùn)用情況總結(jié)可知，由于低頻聲波具有擴(kuò)散角度大且波長較長等特點(diǎn)，遭遇混凝土內(nèi)多界面就會出現(xiàn)較多的反射與折射，且大量低頻聲波在折射與反射過程中會出現(xiàn)疊加與互相干擾現(xiàn)象，使得進(jìn)入混凝土內(nèi)的聲波指向性較差。

1.2 混凝土聲波透射法檢測中的聲波

為了使聲波檢測可以在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)揮最大功效，針對樁基質(zhì)量檢測，當(dāng)今建設(shè)工程通常采用脈沖聲波作為混凝土檢測的主要聲波形式。因?yàn)?，脈沖聲波具有重復(fù)間斷發(fā)射、聲波發(fā)射持續(xù)時(shí)間較短等間歇式聲波特點(diǎn)，所以具有單頻聲波不具備的復(fù)雜性，會使檢測科學(xué)有效性得以提升。雖然，采用脈沖聲波檢測的聲波透射法因具有一定復(fù)雜性可提高檢測效率，但是混凝土內(nèi)脈沖聲波中的余弦波因傳播速度各有不同導(dǎo)致散頻結(jié)果，這就容易因混凝土結(jié)構(gòu)距離較長而產(chǎn)生波頻的畸變，影響聲波對混凝土結(jié)構(gòu)的檢測質(zhì)量。

1.3 聲波透射法檢測技術(shù)

在當(dāng)今建設(shè)工程中聲波透射法針對樁基工程的檢測主要可從三個方面進(jìn)行分析：一是樁外孔透射法。采用樁外孔透射法主要針對樁基在已經(jīng)完成上部結(jié)構(gòu)、檢測管道設(shè)置完畢基礎(chǔ)上，對樁基施工質(zhì)量進(jìn)行檢測。為了使?fàn)顟B(tài)檢測技術(shù)可以有效落實(shí)檢測目的，檢測孔道應(yīng)緊貼混凝土樁基外側(cè)，并選在對樁基結(jié)構(gòu)、安全性以及整體建設(shè)質(zhì)量不會造成影響的部位落實(shí)檢測孔道具體位置。樁外孔透射法在樁基內(nèi)開始工作時(shí)會出現(xiàn)土層內(nèi)聲波衰減速度較快的現(xiàn)象，因此需要在樁頂位置放置功率較大的平面換能器，使得樁外孔透射法的聲波經(jīng)混凝結(jié)構(gòu)內(nèi)土從上到下采用緩慢發(fā)出形式，將耦合水作用信息完全接收，確?；炷临|(zhì)量可通過這種樁外孔透射法完全檢測出來。然而，樁外孔檢測技術(shù)由于受到檢測長度以及檢測儀器頻率影響，并無法對全部樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，只能對樁基斷樁以及夾層情況進(jìn)行判斷。

二是樁內(nèi)單孔透射法。當(dāng)建設(shè)工程內(nèi)樁基有且只有一個孔道進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)，可采用樁內(nèi)單孔透射法并主要作為樁基質(zhì)量檢測補(bǔ)充手段，且應(yīng)用在樁基鉆芯取樣結(jié)束后。為確保樁基質(zhì)量而做出的進(jìn)一步質(zhì)量檢測。將檢測設(shè)備與監(jiān)測對象利用隔聲材料進(jìn)行隔離，經(jīng)孔內(nèi)放置聲波通過換能器通過耦合水進(jìn)入混凝土樁基內(nèi)，并通過聲波的滑動以及在混凝土結(jié)構(gòu)的反射、折射等多種聲學(xué)參數(shù)，為質(zhì)量檢測提供有力依據(jù)。由于樁內(nèi)單孔透射法相較于跨孔聲波檢測法復(fù)雜性更強(qiáng)、聲波數(shù)據(jù)獲取量更豐富，因此在應(yīng)用這種檢測方法時(shí)應(yīng)同時(shí)應(yīng)用信號分析技術(shù)，使得檢測所得聲波信號可以更具科學(xué)性。

三是樁內(nèi)跨孔透射法。將樁基內(nèi)預(yù)留兩根以及兩根以上的聲測管，以便接收換能器和發(fā)射換能器可合理分開布設(shè)。在對混凝土樁基進(jìn)行檢測時(shí)，發(fā)射換能器發(fā)出聲波穿透混凝土樁基，并由接收換能器將聲波信號收集整理，最終得出有關(guān)樁基質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)。樁內(nèi)跨孔透射法并無法對樁基全部結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢測范圍只在聲波接收換能器和發(fā)射換能器輻射范圍內(nèi)，而接收換能器和發(fā)射換能器有位置性差異，將樁內(nèi)跨孔透射法分為斜測、扇形掃射檢測以及平面檢測等形式。

通過探析以上幾種應(yīng)用較為廣泛的樁基質(zhì)量檢測聲波投射法，可以發(fā)現(xiàn)樁內(nèi)跨孔檢測技術(shù)相對成熟、可靠且實(shí)用性強(qiáng)，值得在當(dāng)今建筑工程中應(yīng)用并推廣。而為了使該項(xiàng)檢測技術(shù)可以發(fā)揮更好的作用，在對混凝土樁基進(jìn)行檢測前，應(yīng)確保聲測管位置設(shè)置合理，使得聲波信號接收更加全面、科學(xué)且具有質(zhì)量分析價(jià)值。

2 聲波透射檢測樁基質(zhì)量數(shù)據(jù)處理

首先，關(guān)于聲波透射檢測樁基質(zhì)量處理中的聲速分析。由于聲速大小與介質(zhì)密度關(guān)系密切，而樁基為了保證自身質(zhì)量，在建設(shè)時(shí)不僅要保證混凝土所使用的材料屬于同一種型號，且對建筑材料配比要求也較為嚴(yán)格，使得聲波在樁基內(nèi)并不會受到混凝土介質(zhì)較大的影響，因此聲速在樁基內(nèi)部并不會出現(xiàn)較大波動。可見，針對樁基質(zhì)量單純采用聲波聲速變動進(jìn)行分析，并無法得出科學(xué)有效的結(jié)論，只能作為參考指標(biāo)合理應(yīng)用。

其次，關(guān)于聲波透射檢測樁基質(zhì)量處理中的波幅分析。對樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，接收波首波波幅變化情況是分析混凝土樁基質(zhì)量的主要依據(jù)，同聲速相比波幅在混凝土內(nèi)運(yùn)動過程所表現(xiàn)出來的變動更為明顯，而接收數(shù)據(jù)穩(wěn)定性相較于聲速來講要稍差一些。這是因?yàn)楂@取波幅數(shù)據(jù)需要保證接收儀器質(zhì)量和耦合狀態(tài)良好以及測量樁長在既定范圍等多種客觀因素均保持在良性運(yùn)行范疇，一旦有些因素出現(xiàn)質(zhì)量偏差將直接影響波幅接收結(jié)果，并影響樁基質(zhì)量判定正確性。分析波幅是否可以正常反映混凝土樁基質(zhì)量的依據(jù)為，當(dāng)波幅變化與樁基內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布吻合則表明波幅信息科學(xué)合理，可以正確反映混凝土質(zhì)量。雖然，在使用聲波透射檢測法對樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，波幅對混凝土質(zhì)量反映較為敏感，但是總結(jié)樁基質(zhì)量情況時(shí)，仍應(yīng)結(jié)合多種聲學(xué)指標(biāo)、數(shù)據(jù)變化來進(jìn)行綜合分析，確保樁基質(zhì)量符合工程實(shí)際需求。

最后，關(guān)于聲波透射檢測樁基質(zhì)量處理中主頻判據(jù)的分析。當(dāng)聲波作用在樁基內(nèi)時(shí)，會出現(xiàn)一系列的反射與折射現(xiàn)象，使得聲波在運(yùn)動過程中接收主頻會出現(xiàn)漂移而產(chǎn)生衰減現(xiàn)象，而主頻衰減程度與樁基內(nèi)部質(zhì)量有直接關(guān)系，因此主頻衰減現(xiàn)象可成為混凝土質(zhì)量分析的主要依據(jù)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即聲波主頻衰減越明顯，則混凝土質(zhì)量越差。此外，鑒于主頻數(shù)據(jù)相較于波幅數(shù)據(jù)獲取來講穩(wěn)定性稍差，因此在對樁基進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)主頻數(shù)據(jù)可作為波幅變動分析的主要依據(jù)，而不能獨(dú)立成為質(zhì)量分析憑據(jù)[1]。

3 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程中樁基質(zhì)量直接影響整個工程的質(zhì)量，因此采用聲波透射法對樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測，成為避免樁基質(zhì)量消極影響的常用方法。通過在樁基內(nèi)設(shè)置聲測管，利用聲波接收器與發(fā)射器對樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)量情況進(jìn)行檢測，經(jīng)過聲波變化情況進(jìn)行客觀反映,加之相關(guān)技術(shù)人員對波幅、頻率以及主頻進(jìn)行科學(xué)分析形成質(zhì)量判據(jù)，從而得出樁基質(zhì)量最終結(jié)論以及科學(xué)評論，有效保證樁基混凝土質(zhì)量符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，聲波透射法樁基質(zhì)量檢測技術(shù)作為當(dāng)今無損檢測中相對先進(jìn)的新型技術(shù)形式，具有操作便捷、檢測精準(zhǔn)度高、不受樁基個體限制以及檢測工作效率高等優(yōu)勢，加之我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新前景極好。

[1]馬宋輝.聲波透射法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].交通世界（運(yùn)輸車輛）,2015(4):78-79.