基樁聲波透射法檢測的工程渡槽應(yīng)用研究

蘭 明

(遼寧省盤錦大洼水利檢測試驗(yàn)中心，遼寧 盤錦 124200)

中小型水利水電工程質(zhì)量的提高不僅能夠有效降低水利工程風(fēng)險系數(shù)，確保水電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，而且合理控制水電站工程施工進(jìn)度，減少水電站工程項(xiàng)目施工成本。同時，優(yōu)質(zhì)的中小型水利水電工程作為施工單位的優(yōu)質(zhì)口碑產(chǎn)品，可以為施工單位帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，間接增強(qiáng)施工單位的市場競爭力[1-3]。

1 水利工程質(zhì)量檢測的重要性

近年來我國經(jīng)濟(jì)社會得到快速發(fā)展，中小型水利工程項(xiàng)目需求量日益增多，相對滯后的中小型水利工程質(zhì)量管理機(jī)制和檢測手段難免會導(dǎo)致一系列工程質(zhì)量問題，對水利水電工程產(chǎn)生消極影響，不利于中小型水利水電工程發(fā)揮節(jié)約水資源的作用優(yōu)勢，必須提升中小型水利水電工程質(zhì)量檢測以及管控水平，針對水利水電工程質(zhì)量檢測過程中發(fā)現(xiàn)的問題采取科學(xué)的方法及時消除質(zhì)量安全隱患，以此實(shí)現(xiàn)水利水電工程社會效益的最大化[4-6]。當(dāng)前水利水電項(xiàng)目面臨的主要問題是一系列項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，直接影響到中小型水利水電工程的質(zhì)量和安全，如果發(fā)生安全事故，將導(dǎo)致無法彌補(bǔ)的重大經(jīng)濟(jì)損失。工程質(zhì)量管理機(jī)制、技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)、工程質(zhì)量監(jiān)管等是影響中小型水利水電工程質(zhì)量管理水平的重要因素，某些施工單位不按國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，私自降低鋼筋、水泥等原材料的標(biāo)準(zhǔn)，或?qū)⒉糠种行⌒退婍?xiàng)目低價分包給不具備施工資質(zhì)的單位，施工單位為節(jié)約施工成本違規(guī)操作、偷工減料，嚴(yán)重影響中小型水利水電工程的質(zhì)量，不僅制約了中小型水利水電工程的發(fā)展，而且對水利水電行業(yè)產(chǎn)生了負(fù)面影響，必須采取科學(xué)方法對中小型水利工程進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保水利水電工程順利開展。

2 基樁聲波透射法檢測的工作原理

基樁聲波透射法作為一種應(yīng)用較為廣泛的水利水電工程質(zhì)量檢測方法，常被用來檢測水利水電工程的基樁質(zhì)量，不但能夠檢測反饋工程運(yùn)行中的基樁狀態(tài)，而且對于中小型水利水電工程施工工藝具有很好的指導(dǎo)作用，有力促進(jìn)中小型水利水電工程優(yōu)化發(fā)展[7]?；鶚堵暡ㄍ干浞ㄖ饕贸暡ㄍ干湓韺鶚顿|(zhì)量及性能進(jìn)行檢測，是一種十分常用的工程檢測方法，通過在基樁主體內(nèi)預(yù)埋聲測管，測算比較超聲波在基樁主體的波速變化情況，從而得出基樁主體的均勻度、質(zhì)地強(qiáng)度以及完整度，最終判定基樁的質(zhì)量缺陷，具有較好的實(shí)用性。基樁聲波透射法具體工作原理為：超聲波脈沖信號源在混凝土內(nèi)形成高頻彈性脈沖波，同時詳細(xì)記錄超聲波脈沖信號在混凝土內(nèi)的傳播狀況，如果高頻彈性脈沖波在混凝土內(nèi)傳播過程中出現(xiàn)超聲波脈沖信號源能量降低，則表明混凝土內(nèi)存在缺損、不連續(xù)的波阻抗介質(zhì)，因此高頻彈性脈沖波會在該介質(zhì)面發(fā)現(xiàn)反射或折射，如果高頻彈性脈沖波發(fā)生繞射或散射，則表明混凝土內(nèi)存在孔洞、蜂窩介質(zhì)?；鶚堵暡ㄍ干浞ㄍㄟ^測算高頻彈性脈沖波的能量衰減以及波速變化狀況，明確高頻彈性脈沖波特征，能夠全面掌握混凝土內(nèi)介質(zhì)實(shí)際情況，從而對比判定基樁內(nèi)部缺陷的具體方位、尺寸以及性質(zhì)[8]。

3 基樁聲波透射法在工程漕渡中的應(yīng)用

3.1 工程介紹

M水利水電工程渡槽位于渠線樁號60+725.364處，主要包括渡槽進(jìn)出口段、渡槽主身段和河道治理部分，總長度約206m，其中由一共6跨、每跨25m組成約150m長的渡槽主身段，渡槽進(jìn)口段約25m，渡槽出口段約31m。渡槽上部為簡支結(jié)構(gòu)帶拉桿矩形槽，渡槽的主體部分每跨有一個預(yù)應(yīng)力矩形槽，這是一個后張拉構(gòu)件，渡槽主身段邊墻與側(cè)墻之間預(yù)留變形縫，渡槽主身段過水?dāng)嗝鏋?.8m×3.54m，渡槽梁高5.0m。渡槽主要部分的側(cè)壁厚約0.4m，底板厚度約0.6m，拉桿尺寸0.3m×0.4m，距離約2.2m。漕渡下部是以灌注樁為基礎(chǔ)的雙柱式框架槽墩，灌注樁深入砂礫石深度約17m，槽墩直徑1.8m，兩灌注樁中心距5.7m，凈距3.9m，兩臺帽規(guī)格為8.1m×2.9m×1.82m。左右線樁柱式槽臺采用格梁護(hù)砌和混凝土板的形式搭建，格梁為2cm×2cm大小的正方形，混凝土板厚25cm，每個槽臺由3根排架柱連接。渡槽進(jìn)出口為直線漸變段，渡槽進(jìn)出口底部寬5m，漸變段4m。M水利水電工程渡槽槽墩檢測參數(shù)見表1。

表1 M水利水電工程渡槽槽墩檢測參數(shù)

3.2 檢測前準(zhǔn)備

為確保工程質(zhì)量檢測的順利實(shí)施，在對M水利水電工程渡槽質(zhì)量正式進(jìn)行檢測前，技術(shù)人員必須做好基樁聲波透視法檢測的相關(guān)準(zhǔn)備工作。對于聲測管的預(yù)埋工作，應(yīng)盡量選擇管壁厚度≥3mm，內(nèi)徑40-55mm的鋼管作為聲測管，在安裝施工聲測管之前，應(yīng)綁扎固定好聲測管后進(jìn)行混凝土澆筑，同時注意防止聲測管發(fā)生形變，澆筑完畢后用橡皮塞堵住聲測管口，避免雜物進(jìn)入聲測管中，以保證聲測管通暢，并在檢測前將聲測管灌滿水。對于聲波儀和換能器的安裝調(diào)試工作，應(yīng)將換能器平穩(wěn)放入聲測管內(nèi)，同時利用定滑輪控制聲測管的平行高度，并確保累計(jì)高差≤18mm，若平行高度發(fā)生變化還應(yīng)隨時進(jìn)行修正，確保聲測管水平安裝。最后，將聲波儀、換能器以及檢測裝置用信號數(shù)據(jù)線連接，為基樁聲波透射法檢測做好準(zhǔn)備工作[9]。

3.3 成樁工藝

根據(jù)工程檢測委托單位提供的槽墩灌注樁施工材料，各灌注樁灌注參數(shù)以及檢測日期見表2。

表2 檢測灌注樁的施工材料

3.4 檢測儀器設(shè)備

研究所用的檢測儀器是北京宇通時代科技有限責(zé)任公司研發(fā)的NU70聲波透射法自動測樁儀。聲波透射法自動測樁儀的儀器見圖1。

圖1 聲波透射法自動測樁儀示意圖

3.5 判斷標(biāo)準(zhǔn)

不同的評判標(biāo)準(zhǔn)對會產(chǎn)生不同的質(zhì)量檢測結(jié)果，必須制定統(tǒng)一的水利工程質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，并利用計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)建立水利工程質(zhì)量檢測檔案管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水利工程質(zhì)量信息的網(wǎng)絡(luò)化管理體系，將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果上傳到云端，實(shí)時共享工程質(zhì)量檢測信息，并通過檢測數(shù)據(jù)數(shù)字化模型對水利工程質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)監(jiān)督[10,11]?；鶚堵暡ㄍ干浞ㄔu判標(biāo)準(zhǔn)及步驟如下：

1)灌注樁缺陷評判：超聲波聲速臨界值以及波幅臨界值結(jié)合PSD判據(jù)綜合評判灌注樁缺陷。

2)灌注樁均勻度評判：按聲速離散系數(shù)Cv分為A、B、C、D 四級，見表3。

表3 聲速離散系數(shù)等級表

3)結(jié)合灌注樁混凝土勻質(zhì)性聲速離散系數(shù)等級表，根據(jù)灌注樁混凝土結(jié)構(gòu)的不同缺陷程度，將灌注樁質(zhì)量分為四個評判等級：Ⅰ級灌注樁：灌注樁完整或基本完整；Ⅱ級灌注樁：灌注樁存在輕微缺陷，但基樁承載力不受影響；Ⅲ級灌注樁：灌注樁存在明顯缺陷，同時影響到灌注樁的承載力；Ⅳ級灌注樁：灌注樁存在大范圍缺陷，嚴(yán)重影響灌注樁的承載力，灌注樁出現(xiàn)非常嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

3.6 檢測結(jié)果

利用基樁聲波透射法對M水利水電工程渡槽灌注樁進(jìn)行檢測，質(zhì)量完整性檢測結(jié)果見表4。

表4 灌注樁質(zhì)量完整性檢測結(jié)果

4 結(jié) 論

中小型水利工程質(zhì)量作為我國水利工程建設(shè)的重中之重，加強(qiáng)水利工程質(zhì)量監(jiān)督和管理刻不容緩，必須采取科學(xué)合理的方法不斷提高中小型水利工程質(zhì)量檢測水平。研究采用基樁聲波透射法檢測水利工程渡槽灌注樁質(zhì)量，檢測結(jié)果表明除渡槽2-1號樁存在輕微缺陷，其他灌注樁均具備較高的完整性，在該批質(zhì)量檢測中Ⅰ級灌注樁達(dá)到90%，Ⅱ級灌注樁由于只是輕微缺陷，不會對灌注樁的承載力造成影響，基本滿足國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，基樁聲波透射法檢測不僅為加快后期工程渡槽順利開展提供可靠的理論依據(jù)，而且也為水利水電工程質(zhì)量檢測開拓新的領(lǐng)域。