超聲波透射法在樁基完整性檢測(cè)中的應(yīng)用

韓中驥

【摘要】在工程項(xiàng)目樁基檢測(cè)中，超聲波透射法是十分重要的檢測(cè)技術(shù)。在混凝土樁基結(jié)構(gòu)施工中，裂縫、斷裂、夾泥等病害比較常見，而通過應(yīng)用超聲波透射法，有利于確定樁基缺陷，為病害處理提供可靠依據(jù)。對(duì)此，本文首先對(duì)超聲波透射法的基本技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行介紹，然后結(jié)合實(shí)例對(duì)超聲波透射法在樁基完整性檢測(cè)中的應(yīng)用方式以及結(jié)果分析要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以期為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】樁基;完整性;超聲波透射法

1、引言

樁基是工程項(xiàng)目中比較常見的基礎(chǔ)形式，其中混凝土灌注樁最為常見。樁基為隱蔽工程，施工工序多，施工難度大，并且容易受到地質(zhì)條件、機(jī)械設(shè)備、施工技術(shù)等因素的影響，導(dǎo)致樁基出現(xiàn)質(zhì)量問題，樁基完整性會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和安全產(chǎn)生較大影響。在樁基檢測(cè)中，聲波透射法所得信息全面、豐富，可為樁身缺陷分析提供可靠依據(jù)。因此，對(duì)超聲波透射法在樁基完整性檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究迫在眉睫。

2、超聲波透射法的基本技術(shù)內(nèi)容

在超聲波透射法的實(shí)際應(yīng)用中，通過超聲波即可對(duì)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)分析，通過對(duì)反射波形進(jìn)行分析，即可確定透射檢測(cè)所得結(jié)果。當(dāng)超聲波遇到非均值物質(zhì)時(shí)，波形會(huì)發(fā)生一定的變化，據(jù)此即可判斷物質(zhì)內(nèi)部缺陷。在工程項(xiàng)目樁基施工中，對(duì)于樁基斷裂、密實(shí)度不足、夾泥等質(zhì)量問題，均可采用超聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)和分析。在超聲波透射法的實(shí)際應(yīng)用中，接收探頭裝置以及聲波發(fā)射裝置安裝完成后，即可對(duì)波速、波幅以及傳輸時(shí)長等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

3、樁基完整性檢測(cè)中超聲波透射法的應(yīng)用

3.1聲測(cè)管的材料與尺寸

聲測(cè)管要求具有足夠的強(qiáng)度，在施工過程中不會(huì)發(fā)生變形問題，一般可應(yīng)用金屬波紋管或者塑料管，其中，塑料管與混凝土的溫度系數(shù)差異比較大，在混凝土凝結(jié)過程中，塑料管與混凝土之間會(huì)產(chǎn)生一定的裂隙，進(jìn)而對(duì)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性造成不良影響。另外，在混凝土硬化過程中，水化熱反應(yīng)比較大，同時(shí)在鋼筋籠吊裝過程中所產(chǎn)生的作用力也比較大，為了避免聲測(cè)管發(fā)生變形，應(yīng)盡量選用金屬波紋管。另外，為了保證換能器能夠上下移動(dòng)，聲測(cè)管的直徑應(yīng)大于換能器10mm，一般應(yīng)控制在35～50mm之間。

3.2檢測(cè)時(shí)間

在樁基施工中，混凝土為主要材料，隨著齡期的延長，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)不斷增加，但是容易受到環(huán)境因素、氣候因素的影響。為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)樁基混凝土結(jié)構(gòu)病害，避免由于混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低而影響測(cè)試結(jié)果，要求在混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%以上，并且強(qiáng)度達(dá)到15MPa后，再對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)。

3.3檢測(cè)方法及儀器設(shè)備

混凝土灌注樁聲波透射法檢測(cè)的工作原理是：在被測(cè)樁內(nèi)預(yù)埋若干根豎向相互平行的聲測(cè)管作為檢測(cè)通道，將超聲脈沖發(fā)射換能器與接收換能器置于聲測(cè)管中，管中注滿清水作為耦合劑，由儀器發(fā)射換能器發(fā)射超聲脈沖，穿過待測(cè)的樁體混凝土，并經(jīng)接收換能器被儀器所接收，判讀出超聲波穿過混凝土的聲時(shí)、接收波首波的波幅以及接收波主頻等參數(shù)。超聲脈沖信號(hào)在混凝土的傳播過程中因發(fā)生繞射、折射、多次反射及不同的吸收衰減，使接收信號(hào)在混凝土中傳播的時(shí)間、振動(dòng)幅度、波形及主頻等發(fā)生變化，這樣接收信號(hào)就攜帶了有關(guān)傳播介質(zhì)（即被測(cè)樁身混凝土）的密實(shí)缺陷情況、完整程度等信息。由儀器的數(shù)據(jù)處理與判斷分析軟件對(duì)接收信號(hào)的各種聲參量進(jìn)行綜合分析，即可對(duì)樁身混凝土的完整性、內(nèi)部缺陷性質(zhì)、位置以及樁混凝土總體均勻性等級(jí)等做出判斷，完成檢測(cè)工作。采用武漢巖海公司的RS-ST01D（P）跨孔超聲檢測(cè)儀，檢測(cè)系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1? ? ? 檢測(cè)系統(tǒng)

Ho-樁身第一測(cè)點(diǎn)的相對(duì)標(biāo)高（m）

Lp-聲測(cè)管外壁間的最小間距：即超聲波測(cè)距（m）

Ln-測(cè)點(diǎn)間距

檢測(cè)聲參數(shù)：

聲時(shí)T-混凝土測(cè)距間聲波傳播時(shí)間（μs）

波幅A-接收波首波波幅（db）

檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理與判定

3.4檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析參量

3.5樁身完整性及缺陷判據(jù)

①聲速判據(jù)：用平均聲速減去2倍的標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷有無缺陷的臨界值，即

②波幅判據(jù)：用接收信號(hào)能量的平均值的一半作為判斷有無缺陷的臨界值，即

③K·△T判據(jù)：用聲時(shí)-高程曲線上相鄰兩測(cè)點(diǎn)的斜率K及相鄰兩點(diǎn)聲時(shí)值△T的乘積K·△T作為判斷缺陷的判據(jù)

根據(jù)以上判據(jù)，并綜合接收波形的畸變以及主頻漂移等多種因素，分析樁身完整性及缺陷性質(zhì)。

3.6樁身的完整性分析

根據(jù)樁身混凝土的均勻性，是否存在缺陷及缺陷的嚴(yán)重程度，將樁身的完整性按四類劃分：

Ⅰ類樁：所有聲測(cè)線聲學(xué)參數(shù)無異常，接受波形正常;存在聲學(xué)參數(shù)輕微異常，波形輕微畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)部面數(shù)量的50%;

Ⅱ類樁：存在聲學(xué)參數(shù)輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，或在一個(gè)或多個(gè)深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

Ⅲ類樁：存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段縱向連續(xù)分布，但在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)不連續(xù)分布，但在一個(gè)或多個(gè)深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

存在聲學(xué)參數(shù)嚴(yán)重異常、波形嚴(yán)重畸變或聲速低于低限值的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

Ⅳ類樁：存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，且在一個(gè)或多個(gè)深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%;

存在聲學(xué)參數(shù)嚴(yán)重異常、波形嚴(yán)重畸變或聲速低于低限值的異常聲測(cè)線，異常聲測(cè)線在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，或在一個(gè)或多個(gè)深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測(cè)剖面數(shù)量的50%。

3.7工程實(shí)例概況及檢測(cè)結(jié)果分析

岳陽華容縣山水蓉園三期9#樓設(shè)計(jì)層數(shù)為18層，框剪結(jié)構(gòu)。工地基礎(chǔ)共有157根人工挖孔灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)值為C35，樁徑分為900mm、1000mm、1200mm及1400mm四種?；炷笼g期均≥28d。

經(jīng)采用聲波透射法對(duì)岳陽華容縣山水蓉園三期9#樓的10根人工挖孔灌注樁的樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明：其中，8根為Ⅰ類樁，占所測(cè)樁總數(shù)的80%;2根為Ⅱ類樁，占所測(cè)樁總數(shù)的20%。選取其中一根Ⅱ類樁的曲線分析示例，該樁在距樁頂約2.10-2.50m處存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變，如圖2所示。

圖2? ? ? 檢測(cè)結(jié)果

結(jié)語：

綜上所述，本文主要對(duì)超聲透射法在樁基完整性檢測(cè)中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。樁基施工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大影響，對(duì)此，可應(yīng)用超聲透射法進(jìn)行檢測(cè)，有利于簡(jiǎn)化檢測(cè)操作，獲得詳細(xì)的檢測(cè)結(jié)果，通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行收集整理和分析，即可判斷樁基完整性，保證樁基施工效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊筆將.聲測(cè)管對(duì)聲波透射法檢測(cè)樁身完整性的影響[J].城市道橋與防洪，2019，3（5）：56-57.

[2]陳斌.淺談基樁檢測(cè)中聲波透射法與低應(yīng)變法的對(duì)比[J].建材與裝飾，2019，2（16）：55-56.

[3]高承成.聲波透射法在混凝土灌注樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2019，2（15）：66-67.