橋梁混凝土超聲波檢測技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用

霍東鵬

（北京中交橋宇科技有限公司，北京 100000）

近年來，國內(nèi)橋梁建設(shè)工作迎來了前所未有的發(fā)展機遇。其中，橋梁樁基結(jié)構(gòu)形式作為橋梁建設(shè)工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，其質(zhì)量往往會對橋梁建設(shè)工程整體質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。鑒于橋梁樁基結(jié)構(gòu)形式的重要性，工程技術(shù)人員主張從多個方面針對橋梁樁基結(jié)構(gòu)形式施工問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，以期可以為橋梁樁基結(jié)構(gòu)形式質(zhì)量安全提供保障。然而，現(xiàn)場施工面臨的不確定因素較多，如施工環(huán)境復(fù)雜、工程地質(zhì)特殊等，再加上施工專業(yè)技術(shù)水平有限，樁基施工過程容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題，如混凝土離析、混凝土強度偏低等。為進一步確保橋梁樁基施工安全，建議工程技術(shù)人員利用新興技術(shù)，加強對樁基結(jié)構(gòu)位置的檢測管理。

1 橋梁樁基混凝土超聲波檢測技術(shù)原理及內(nèi)容

橋梁樁基成樁應(yīng)按照橋梁檢測規(guī)范內(nèi)容進行科學(xué)檢測，其中在橋梁檢測規(guī)范內(nèi)容的選擇方面應(yīng)該重點按照靜載荷載試驗、超聲波檢測技術(shù)等規(guī)范內(nèi)容進行合理應(yīng)用。一般來說，以超聲波檢測技術(shù)為首的檢測技術(shù)更加適用于橋梁樁基成樁檢測。超聲波檢測樁基技術(shù)的原理是借助超聲波在介質(zhì)中傳播質(zhì)點的彈性振動規(guī)律及測試儀器產(chǎn)生的脈沖信號，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化過程，如發(fā)射探頭將脈沖能量轉(zhuǎn)化為機械振動能量，再由接收探頭將機械振動轉(zhuǎn)化為電磁振動能量?；诖?，發(fā)射的超聲波在經(jīng)過介質(zhì)水的作用效果下，會顯示到檢測儀中，由相關(guān)人員完成對曲線數(shù)據(jù)的研究與分析過程。根據(jù)以往的經(jīng)驗來看，工程技術(shù)人員可以根據(jù)曲線情況完成對樁身混凝土均勻性、缺陷問題等客觀判斷。需要注意的是，缺陷判斷標(biāo)準(zhǔn)主要以波形曲線形態(tài)為主。其中，當(dāng)波形曲線形態(tài)呈現(xiàn)出圓滑、主頻峰值突出等特點，且第一周期波形并無明顯畸形波現(xiàn)象，可以判斷該灌注樁無質(zhì)量缺陷問題。

2 橋梁樁基混凝土超聲波檢測技術(shù)的界定標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格按照《公路工程樁基動測技術(shù)規(guī)程》內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，深入分析當(dāng)前樁身結(jié)構(gòu)的缺陷程度及波形特點。根據(jù)樁身完整程度情況進行合理判斷，一般可以從下述4個方面進行劃分。

（1）從外觀方面進行合理判斷，樁身完整且正常應(yīng)用，在各個聲測坡剖面方面?zhèn)榷寺曀俨ǚ得黠@超出臨界值范圍。

（2）從外觀方面觀測出樁身相對完整，雖可以正常使用，但是存在逐漸損壞現(xiàn)象，且某一位置測點聲速的波幅值并未超過臨界值范圍，在波形表現(xiàn)方面也與正常無異。

（3）樁身存在明顯缺陷問題，且對樁身的承載能力構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其中，在某一位置的聲測剖面方面相繼出現(xiàn)波幅值小于臨界值的問題，在PSD變化方面表現(xiàn)異常，波形變形問題嚴(yán)重。

（4）樁身缺損問題表現(xiàn)突出，樁身結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重不足，難以正常使用，且在某一聲測剖面位置的表現(xiàn)方面，無論是聲色還是波幅值均發(fā)生明顯變化。波形變形問題極為嚴(yán)重，明顯比上述內(nèi)容嚴(yán)重得多。

3 橋梁混凝土超聲波檢測技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用實踐

3.1 應(yīng)用流程

超聲波檢測技術(shù)利用超聲波穿透性強的特點，根據(jù)建筑內(nèi)部反射波情況及波長情況，及時判斷相應(yīng)位置是否存在缺陷問題。在橋梁樁基超聲波檢測過程，當(dāng)超聲波到達樁基混凝土結(jié)構(gòu)缺陷位置時，超聲波會出現(xiàn)散射或者繞射現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在接收換能器波幅振動變化明顯方面。工程技術(shù)人員可以根據(jù)這一反饋狀態(tài)，判斷當(dāng)前樁基混凝土結(jié)構(gòu)位置出現(xiàn)質(zhì)量隱患問題。在正式檢測過程中，技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照環(huán)能器信號及聲波波幅變化程度進行缺陷嚴(yán)重程度的判斷過程。在此過程中，超聲波會根據(jù)缺陷位置的變化情況進行合理判斷，這樣做的主要目的在于及時明確缺陷位置嚴(yán)重程度及大小情況，利于采取相應(yīng)的方法進行合理解決。

超聲波通過缺陷位置時會造成傳播路徑與相位的變化問題，潛移默化中會對主頻形狀及頻譜現(xiàn)象造成一定影響，容易引起接收信號的波形畸變問題。為規(guī)避這一問題，建議工程技術(shù)人員可以在此過程中結(jié)合低應(yīng)變檢測技術(shù)實現(xiàn)對缺陷樁基位置的檢測過程。將其結(jié)果與超聲波檢測結(jié)果進行嚴(yán)格區(qū)分與比較，以確保樁基完整程度有所保障。此外，針對完整混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)與缺陷混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行綜合比較，如波幅頻譜圖差異比較，判斷混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的缺陷問題。必要時，可以借助超聲波分析PSD方法進一步加強對缺陷位置的合理判斷，盡量為橋梁樁基工程質(zhì)量情況及效果提供合理保障。

3.2 應(yīng)用事項

利用超聲波技術(shù)檢測橋梁樁基結(jié)構(gòu)的過程中，一旦超聲波達到樁基混凝土缺陷位置，聲波會發(fā)生散射或者繞射現(xiàn)象，相應(yīng)的接收波幅也會發(fā)生波動。工程技術(shù)人員可以根據(jù)上述變化現(xiàn)象進行合理判斷，確定缺陷問題性質(zhì)及大小情況?？梢哉f，超聲波技術(shù)為橋梁樁基結(jié)構(gòu)檢測工作帶來了較好的工作效率，非常值得推廣與應(yīng)用。但是任何檢測技術(shù)都需要一定的檢測條件作為支撐，根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗來看，超聲波技術(shù)若想在橋梁樁基結(jié)構(gòu)檢測中獲得較好的成果，要求工程技術(shù)人員必須注意以下應(yīng)用事項。

（1）超聲波聲測管埋設(shè)之前必須按照一定的原則及要求進行合理應(yīng)用，如各聲測管之間必須滿足平行對稱的需要。其中，探頭可以滿足在聲測管內(nèi)部自由伸縮的條件。與此同時，橋梁聲測管埋設(shè)根數(shù)在很大程度上與樁基直徑情況緊密相關(guān)，因此在聲測管的選擇方面，當(dāng)樁徑＜800㎜時，聲測管最好鋪設(shè)2根左右。反之，最好鋪設(shè)4根及以上。

（2）樁基最好在成樁之后的28d左右再進行超聲波檢測工作。檢測之前，應(yīng)該針對樁頭位置進行開挖處理，待表面抹平之后再進行檢測。為進一步達到預(yù)期效果，建議工程技術(shù)人員可以在其表面鋪設(shè)水泥砂漿，目的在于確保檢測面的平整性。同時，聲測管內(nèi)部必須確保整潔，不得出現(xiàn)殘渣問題。一旦發(fā)現(xiàn)，必須及時處理。

（3）聲測管與鋼筋籠的主筋必須確保牢固捆綁效果，盡量避免與主筋焊接在一起的形式。其中，聲測管接頭位置應(yīng)該與主鋼筋點位置進行焊接處理。在此過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格確保聲測管的質(zhì)量安全，最好以鑄鐵管為原料。與此同時，加強對鑄鐵管接頭焊接質(zhì)量的關(guān)注程度，目的在于確保聲測管內(nèi)部空間足夠，換能器可以在聲測管內(nèi)部實現(xiàn)自由伸縮的過程。

4 橋梁混凝土超聲波檢測技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用建議

橋梁樁基混凝土檢測工作作為工程施工體系的重要組成部分，要求工程技術(shù)人員必須肩負起自身的技術(shù)重任，從多個方面針對橋梁樁基混凝土檢測問題進行合理分析與技術(shù)處理，防止隱患不斷擴大，給現(xiàn)場施工質(zhì)量與安全造成不良影響。應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)的過程中，除了要遵守上述技術(shù)原則，現(xiàn)場工程技術(shù)人員必須嚴(yán)格恪守自身的技術(shù)操作行為，從多個方面針對橋梁混凝土超聲波技術(shù)的應(yīng)用問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，以期可以為現(xiàn)場施工質(zhì)量提供保障。

4.1 嚴(yán)格按照超聲波檢測技術(shù)原理要求，確保橋梁樁基混凝土質(zhì)量效果

工程技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照超聲波檢測技術(shù)原理要求，以確保橋梁樁基混凝土質(zhì)量效果有所保障。在正式檢測過程中，技術(shù)人員需要嚴(yán)格按照環(huán)能器信號及聲波波幅變化程度，合理判斷缺陷問題的嚴(yán)重程度。在此過程中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)缺陷位置嚴(yán)重程度及缺陷大小問題進行合理判斷，并根據(jù)缺陷問題的嚴(yán)重情況，及時采取科學(xué)、合理的方法解決。需要注意的是，工程技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)檢測儀反饋的曲線情況完成對樁身混凝土均勻性、缺陷等問題的客觀判斷，以期為橋梁樁基混凝土質(zhì)量效果提供保障。

4.2 嚴(yán)格恪守超聲波檢測技術(shù)行為，合理貫徹與落實檢測內(nèi)容

工程技術(shù)人員在應(yīng)用超聲波樁基檢測技術(shù)的過程中，應(yīng)從多個方面合理貫徹與落實檢測內(nèi)容，防止技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)風(fēng)險隱患問題。與此同時，工程技術(shù)人員應(yīng)該肩負起自身的管理重責(zé)，合理按照橋梁樁基混凝土超聲波檢測技術(shù)的界定標(biāo)準(zhǔn)，以確保橋梁工程建設(shè)質(zhì)量效果得以達到預(yù)期。除此之外，工程技術(shù)人員針對檢測過程出現(xiàn)的不良問題應(yīng)該及時解決，以防止隱患問題的反復(fù)出現(xiàn)。超聲波技術(shù)可以適用于超大尺寸混凝土灌注樁的檢測，也可以檢測樁基混凝土內(nèi)部的質(zhì)量缺陷和強度情況，超聲波檢測技術(shù)能夠得到某些測線上的混凝土質(zhì)量信息，利用超聲波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算分析，其成像結(jié)果是精確可控的。

5 結(jié)束語

總而言之，超聲波樁基檢測技術(shù)在應(yīng)用方面具備檢測設(shè)備簡單、反應(yīng)迅速、操作簡單等優(yōu)勢特點，比較適用于樁基混凝土檢測與驗收工作。最重要的是，超聲波技術(shù)可以成功用于尺寸較大的混凝土灌注樁檢測工作。可以說，超聲波樁基檢測技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用給橋梁樁基結(jié)構(gòu)檢測工作帶來了全新動力，如工程技術(shù)人員可以根據(jù)檢測反饋數(shù)據(jù)，明確當(dāng)前樁基混凝土結(jié)構(gòu)信息及強度信息等。一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患問題，現(xiàn)場技術(shù)人員可以利用有效的方法措施進行處理，盡可能地為橋梁工程建設(shè)質(zhì)量提供保障。