淺析聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊(duì)，重慶 400033）

0 引言

為了能夠使樁基承受住所有的荷載力，避免出現(xiàn)由于承載力不足導(dǎo)致的不均勻沉降、斷樁等問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)該通過(guò)檢測(cè)手段提高樁基的質(zhì)量，增強(qiáng)其承載力，該文將針對(duì)聲波透射法的概念以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并闡述某一工程檢測(cè)的內(nèi)容，希望能推動(dòng)樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的提高。

1 聲波透射法在橋梁樁基檢測(cè)工作中的應(yīng)用機(jī)理

橋梁樁基檢測(cè)使的工作原理是通過(guò)聲波的特性進(jìn)行檢測(cè)。一般而言，聲波透射法適合用于已經(jīng)做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作的混凝土中，以便于檢測(cè)混凝土灌注樁身的完整程度，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，也能快速地鎖定缺陷存在的位置。聲波透射法的基本原理為使用超聲脈沖波技術(shù)，并對(duì)其反饋回來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。在通常情況下，如果是混凝土樁柱中存在問(wèn)題，則超聲脈沖波就會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，而聲波檢測(cè)儀所接收到的信號(hào)也會(huì)與正常信號(hào)存在明顯的不同[1]。在具體操作時(shí)，可以分為以下2 點(diǎn)。1） 相關(guān)人員應(yīng)在被測(cè)樁內(nèi)部預(yù)埋2 根或以上的聲測(cè)管，保證其狀態(tài)為互相平行的豎向狀態(tài)，之后需要在其中注入清水作為耦合劑，并在管中擱置超聲波脈沖發(fā)射接收轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而保證超聲儀激發(fā)出的超聲波能夠穿透樁基樁體。2）相關(guān)人員可以通過(guò)顯示器顯示出超聲波，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的判讀工作。通過(guò)以上流程，相關(guān)人員能夠得知絕大部分樁基樁身中存在的問(wèn)題，如果是樁基內(nèi)部出現(xiàn)孔洞、蜂窩等質(zhì)量問(wèn)題，超聲波就會(huì)出現(xiàn)繞射或散射的現(xiàn)象，通過(guò)超聲波到達(dá)的時(shí)間以及波形畸變等狀態(tài)，就能有效地判定樁身內(nèi)部是否存在缺陷，并且能夠?qū)扼w的混凝土密實(shí)度以及其他參數(shù)進(jìn)行收集，進(jìn)而判斷樁身的整體情況。對(duì)于完整或存在一定缺陷的樁基，在進(jìn)行聲波透射時(shí)得到的波列圖并不相同，因此，通過(guò)波列圖，專業(yè)人員就能確定樁基內(nèi)部是否出現(xiàn)了問(wèn)題。

如果是確定樁基內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，就可使用平測(cè)法，對(duì)存在缺陷的樁基位置進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)，但是這種方式無(wú)法對(duì)具體地點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，因此，可以借助斜測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。這一方法需要將收探頭與發(fā)探頭之間的高差控制在合理范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)高差時(shí)，應(yīng)該考慮到鉛垂面上放置的徑向換能器具有的指向性，因此，收發(fā)探頭之間的高差應(yīng)小于兩者之間的水平距離[2]。當(dāng)檢測(cè)到問(wèn)題地點(diǎn)時(shí)，超聲波的信號(hào)便會(huì)出現(xiàn)畸變，此時(shí)，通過(guò)兩探頭的高差，對(duì)異常區(qū)域的范圍進(jìn)行預(yù)估，就能快速地判斷樁身問(wèn)題的出現(xiàn)地點(diǎn)，如果是樁身問(wèn)題較輕，就能夠輕松地判定問(wèn)題存在的地點(diǎn)，但如果是測(cè)試管附近存在夾泥現(xiàn)象，則超聲波的畸變位置便會(huì)縮小，但畸變的范圍卻會(huì)擴(kuò)大。

表1 聲波透射法檢測(cè)數(shù)據(jù)列表

2 聲波透射法檢測(cè)結(jié)果觀測(cè)方式

該段將通過(guò)模擬某工程現(xiàn)況，對(duì)聲波透射技術(shù)進(jìn)行分析。首先，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)這一施工擬建場(chǎng)地的土層情況進(jìn)行分析，并根據(jù)當(dāng)前所收集到的數(shù)據(jù)，選擇適合的施工方式。該文中提到的擬建場(chǎng)地在地上兩層與地下一層中，施工人員使用直徑約為1 000 mm 的沖孔灌注樁，共計(jì)127 根進(jìn)行施工作業(yè)。該次檢測(cè)選取了總樁數(shù)的10%，共計(jì)13 根樁體。在檢測(cè)時(shí)，相關(guān)人員將接收與發(fā)射換能器分別放置于2 個(gè)超聲波檢測(cè)管中，并在保證2 個(gè)檢測(cè)管處于同一高度的情況下，對(duì)其進(jìn)行同步移動(dòng)。2 個(gè)測(cè)點(diǎn)的間距約在100 mm 的范圍內(nèi)。在檢測(cè)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)從檢測(cè)管底部開始，逐步向上對(duì)整個(gè)檢測(cè)管進(jìn)行檢測(cè)。

通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析后可以得知，在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，聲速較為穩(wěn)定，其數(shù)據(jù)的最大值為4.667 km/s，而最小值則為4.003 km/s，通過(guò)計(jì)算后可以得知，這一數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.069，波幅標(biāo)準(zhǔn)差則為0.986，PSD 曲線無(wú)較大突變，波形均勻，結(jié)合上述數(shù)據(jù)后可以得知，樁體較為完整，且材質(zhì)均勻，樁體性質(zhì)較為優(yōu)越。與此同時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)2 號(hào)樁體的2 號(hào)聲測(cè)管所生成的參數(shù)進(jìn)行分析，2 號(hào)樁樁長(zhǎng)為27.0 m，而2 號(hào)聲測(cè)管在4.5 m 的深度時(shí)，局部區(qū)域的聲速明顯低于臨界值，且PSD 曲線發(fā)生連續(xù)突變，且對(duì)應(yīng)深度的波形出現(xiàn)明顯的畸變，可見(jiàn)這一深度中出現(xiàn)了孔洞或者大面積的樁體缺陷。

3 聲波透射法在橋梁樁基檢測(cè)工作中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 聲測(cè)管埋設(shè)要點(diǎn)

在進(jìn)行聲測(cè)管的預(yù)埋時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格地按照施工需求進(jìn)行施工操作，當(dāng)樁基的直徑小于1.5 m 時(shí)，應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)預(yù)埋3 根左右的聲測(cè)管，如果其直徑大于1.5 m，應(yīng)將聲測(cè)管的數(shù)量控制在4 根，以便于確保聲波透射法的精準(zhǔn)度。

然后，在完成聲測(cè)管的埋設(shè)工作后，相關(guān)人員應(yīng)使用鋼板對(duì)聲測(cè)管的底部進(jìn)行焊接工作，在這一環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇適合的施工方式，進(jìn)而保證焊接的整體質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，避免出現(xiàn)漏漿等會(huì)影響整個(gè)檢測(cè)的質(zhì)量問(wèn)題。最后，對(duì)鋼筋籠內(nèi)部進(jìn)行聲測(cè)管焊接時(shí)，應(yīng)該保證每個(gè)焊接管處于平行狀態(tài)，并通過(guò)焊接的方式，對(duì)所有接頭位置進(jìn)行處理，最后再將其埋入樁底中。在進(jìn)行這一環(huán)節(jié)時(shí)，需要考慮到聲測(cè)管的管材大小，如果使用的管材直徑較大，則需要使用分段式焊接方式進(jìn)行施工。

3.2 收發(fā)換能器安裝與使用要點(diǎn)

在實(shí)際的樁基檢測(cè)過(guò)程中，在使用聲波透射法期間，檢測(cè)人員首先應(yīng)將扶正器安裝到位，并在聲測(cè)管中安裝發(fā)射換能器以及接收換能器，并且在安裝完成后對(duì)換能器的安裝情況進(jìn)行細(xì)致的檢查，進(jìn)而保證后續(xù)的工作能夠正常進(jìn)行，并保證其升降狀態(tài)不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。在進(jìn)行樁基檢測(cè)過(guò)程中，為了提高信號(hào)檢測(cè)的相關(guān)性能，工作人員需要對(duì)檢測(cè)儀器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)加以調(diào)整控制，并保證顯示器能夠清晰地顯示超聲波，進(jìn)而保證其精準(zhǔn)性[3]。

在進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置這一環(huán)節(jié)中，相關(guān)人員需要保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離約在0.2 m ～0.5 m，如果在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常情況，或者檢測(cè)結(jié)果并不明確等狀況，在后續(xù)的樁基檢測(cè)工作中，需要結(jié)合樁基檢測(cè)工作的實(shí)際情況，對(duì)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)處理，從而保證施工過(guò)程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)均能夠得到較為妥善的處理。在使用2種換能器時(shí)，相關(guān)人員需要按照從上至下的順序，對(duì)檢測(cè)出的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行非常精準(zhǔn)的記錄，此外，如果在觀察記錄數(shù)據(jù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常情況，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇斜測(cè)法、扇形掃描方等多種超聲波形檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)工作。

3.3 檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理要點(diǎn)

在使用聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，這些問(wèn)題可能對(duì)整個(gè)施工過(guò)程帶來(lái)極大的不便。因此，檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行整理，從而得出可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行排查。需要注意的是，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)消失問(wèn)題可能是因?yàn)樵O(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題或者聲測(cè)管內(nèi)部無(wú)水所導(dǎo)致的，因此，出現(xiàn)這一狀況時(shí)，相關(guān)人員可對(duì)聲測(cè)管中是否存在清水進(jìn)行檢查，并排除設(shè)備系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障，以此確保相關(guān)人員能夠及時(shí)處理這一問(wèn)題。此外，如果要保證發(fā)射換能器與接收器等設(shè)備能夠正常運(yùn)行，相關(guān)人員便需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修工作，一旦在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就需要在第一時(shí)間對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)行排查，并對(duì)問(wèn)題零件進(jìn)行更換，以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，如果在接收換能器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可先將聲測(cè)管取出，如果聲波恢復(fù)正常，就表明設(shè)備出現(xiàn)了某種故障。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)樁基進(jìn)行聲波透射檢測(cè)法，能夠有效地排除樁基內(nèi)部可能存在的問(wèn)題，進(jìn)而提高了樁基的整體質(zhì)量以及樁基檢測(cè)的效率。為了保證聲波透射法能夠精準(zhǔn)地運(yùn)行，相關(guān)人員應(yīng)該結(jié)合樁基檢測(cè)情況以及相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，做好聲波檢測(cè)的事前準(zhǔn)備工作，并妥善地處理樁基存在的缺陷，以此確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。