聲波透射法檢測(cè)樁基時(shí)聲測(cè)管的質(zhì)量控制核心思路分析

摘 要：聲波透射法是檢測(cè)樁基的最為有效和準(zhǔn)確的方法，該方法通過埋設(shè)聲測(cè)管對(duì)樁基樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)，因此埋設(shè)聲測(cè)管的質(zhì)量會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果。鑒于此，本文將在分析聲波透射法含義和檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)樁基時(shí)聲測(cè)管質(zhì)量問題進(jìn)行研究，提出聲測(cè)管對(duì)樁基檢測(cè)質(zhì)量的重要性，并提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：聲波透射法;樁基檢測(cè);聲測(cè)管;質(zhì)量控制

1 聲波透射法檢測(cè)的原理

聲波透射法檢測(cè)是檢測(cè)樁基樁身完整性的最有效手段，該檢測(cè)手段的工作原理是，在樁身內(nèi)埋設(shè)聲測(cè)管，由聲測(cè)管激發(fā)并接受高頻彈性脈沖波，通過對(duì)脈沖波在混凝土樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)反射、投射和散射過程中波動(dòng)特征的檢測(cè)，根據(jù)波的時(shí)間和能量變化特征、頻率變化特征和波形變化程度等來(lái)獲得和樁基樁身各截面混凝土部分的聲學(xué)參數(shù)，從而明確混凝土樁基出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的范圍、程度和具體位置，并通過數(shù)據(jù)分析研究評(píng)定樁身的完整性。

2 檢測(cè)時(shí)常見的聲測(cè)會(huì)發(fā)生以下質(zhì)量問題

2.1 聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞的問題

聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞是樁基檢測(cè)時(shí)聲測(cè)管常見的質(zhì)量問題，主要和以下因素有關(guān)：第一在聲測(cè)管埋設(shè)時(shí)對(duì)于聲測(cè)管的接頭、管口和底部等沒有封閉嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致在鐵路工程樁基施工中使外界水分或泥漿液等進(jìn)入到聲測(cè)管中。第二，在安裝和澆筑時(shí)由于鋼筋質(zhì)量問題，或鋼筋籠制作時(shí)采用了薄壁的鋼制波紋管或內(nèi)徑較小的鋼管，導(dǎo)致鋼筋籠出現(xiàn)了撞擊、扭曲等問題，從而使聲測(cè)管的接頭發(fā)生錯(cuò)位甚至變形。第三，在地質(zhì)條件較差的地方，由于沖孔成孔不佳，導(dǎo)致鋼筋籠在下沉過程中出現(xiàn)了聲測(cè)管變形堵塞的問題。第四，如果在施工時(shí)沒有做好嚴(yán)格的過程監(jiān)控，也可能會(huì)出現(xiàn)因小混凝土塊掉入聲測(cè)管內(nèi)而出現(xiàn)變形或堵塞問題。聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器無(wú)法從底部往上檢測(cè)，不能對(duì)各個(gè)截面進(jìn)行檢測(cè)，所以必須對(duì)引起聲測(cè)管變形或堵塞的原因進(jìn)行深入分析，并采取針對(duì)性的解決措施，加強(qiáng)施工管理，做好聲測(cè)管上部封口、底部和各個(gè)接頭的密實(shí)處理，避免有雜質(zhì)進(jìn)入聲測(cè)管而阻礙換能器的進(jìn)入。

2.2 聲測(cè)管連接方面的問題

聲測(cè)管連接一般使用螺栓連接并采用焊接的方式，焊接連接包括套筒焊接與對(duì)接焊接，焊接會(huì)出現(xiàn)焊渣、毛刺等凸起物，影響換能器在接頭的上下移動(dòng)，如果焊接不當(dāng)就會(huì)影響焊接接頭的密封性，從而出現(xiàn)漏漿的問題，對(duì)接焊接則可能會(huì)出現(xiàn)焊接斷裂的問題。在使用鋼制波紋管時(shí)，不能使用螺栓與焊接連接，常見的是采用橡膠套連接，因?yàn)橄鹉z套材質(zhì)軟容易影響聲測(cè)管接頭的強(qiáng)度與剛度，所以在聲測(cè)管安裝施工以及進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)可能出現(xiàn)錯(cuò)位、脫開的問題。因?yàn)橄鹉z套熱膨脹系數(shù)和混凝土的熱膨脹系數(shù)差距較大，在混凝土澆筑時(shí)水泥水化熱的熱量不容易釋放，從而使橡膠隨著溫度的增大而出現(xiàn)較大變形，而混凝土凝結(jié)后橡膠套又會(huì)因?yàn)闇囟鹊南陆刀l(fā)生收縮變形，使混凝土和聲測(cè)管之間出現(xiàn)較大的縫隙，最終會(huì)影響聲波透射法檢測(cè)的信號(hào)，影響檢測(cè)的結(jié)果。

2.3 斜管問題

聲測(cè)管沒有固定牢固，就會(huì)影響聲測(cè)管之間的平行度，加上安裝不當(dāng)、聲測(cè)管連接固定不好會(huì)引起聲測(cè)管傾斜甚至彎折等問題，嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果，尤其對(duì)聲學(xué)參數(shù)的影響，使推算的聲速和實(shí)際聲測(cè)之間存在較大差別，不但影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效性，而且還會(huì)影響樁身的完整性。

2.4 聲測(cè)管布置問題

聲測(cè)管的布置決定了聲波透射法檢測(cè)的范圍，如果沒有緊密結(jié)合樁基大小進(jìn)行聲測(cè)管數(shù)量、位置和大小的布置，就必定會(huì)影響聲測(cè)管作用的發(fā)揮，在對(duì)波形檢測(cè)時(shí)無(wú)法遍及所有截面，也不能從低到高進(jìn)行有效的檢測(cè)與驗(yàn)證。比如聲測(cè)管在某個(gè)位置布置數(shù)量過度、布置過密，影響了介質(zhì)的透聲率，在該截面出現(xiàn)波形嚴(yán)重衰減的問題，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 鐵路工程樁基檢測(cè)時(shí)聲測(cè)管的埋設(shè)要求

聲測(cè)管是采用聲波透射法進(jìn)行樁基檢測(cè)時(shí)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的通道，即為激發(fā)和接受脈沖波能量的通道，必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度與韌性才能承受高頻彈性脈沖波的沖擊。在埋設(shè)鐵路工程樁基檢測(cè)聲測(cè)管時(shí)，首先必須合理選擇聲測(cè)管的材料，使外壁能和混凝土結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，采用較大透聲率、方便安裝且成本較低的鋼管，比如鋼制波紋管、鋼管、硬塑管等，接頭則用螺紋連接。其次，聲測(cè)管必須焊接或綁扎在鋼筋籠內(nèi)并埋設(shè)到樁基底部，管口應(yīng)設(shè)置在工作面以上且所有管口應(yīng)保持等高，有利于樁基檢測(cè)工作的開展。同時(shí)，必須對(duì)聲測(cè)管的底部、管口和各個(gè)接頭處進(jìn)行密封處理，使聲測(cè)管內(nèi)部通常完好，各個(gè)聲測(cè)管需保持平行，保持間距的均勻性。此外，關(guān)于聲測(cè)管埋設(shè)的數(shù)量、大小等都需要緊密結(jié)合具體工程樁基大小按相關(guān)施工規(guī)范和檢測(cè)規(guī)范來(lái)確定。

4 聲測(cè)管施工質(zhì)量控制措施

4.1 針對(duì)聲測(cè)管變形或堵塞問題的解決措施

當(dāng)樁基檢測(cè)中使用長(zhǎng)鋼筋還不能深入到聲測(cè)管的底部，則可以確定是由于漏漿問題引起的聲測(cè)管堵塞，為使換能器順利到達(dá)底部，在灌注混凝土前應(yīng)向聲測(cè)管中灌入清水來(lái)平衡管內(nèi)外的壓力差，降低出現(xiàn)漏漿的概率。其次，加強(qiáng)對(duì)聲測(cè)管管材質(zhì)量的控制，禁止使用薄壁鋼制波紋管作為聲測(cè)管，采用管壁厚度至少在3mm以上的鋼管，鋼管內(nèi)徑在43-60mm范圍內(nèi)，并加強(qiáng)對(duì)聲測(cè)管安裝施工的保護(hù)，采用科學(xué)合理的施工方法，在檢測(cè)工作前做好對(duì)聲測(cè)管質(zhì)量的檢測(cè)，及時(shí)處理堵塞或變形問題。再次，參考預(yù)應(yīng)力鋼筋施工經(jīng)驗(yàn)，在聲測(cè)管中插入塑料管在完成混凝土初凝工作后再拔出。

4.2 針對(duì)聲測(cè)管連接問題的解決措施

為保證聲測(cè)管連接良好，為聲波透射法檢測(cè)提供好的環(huán)境，應(yīng)根據(jù)審車管連接的位置、橡膠套的長(zhǎng)度以及出現(xiàn)質(zhì)量問題的影響范圍等來(lái)判斷樁身的質(zhì)量，或?qū)⒙暡ㄍ干浞▽z測(cè)和其他檢測(cè)方式結(jié)合起來(lái)使用。對(duì)于質(zhì)量嚴(yán)重?fù)p壞的樁，在檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)波形嚴(yán)重變形，波速嚴(yán)重偏低，但是取芯時(shí)卻沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，在查看后發(fā)現(xiàn)聲測(cè)管的某個(gè)位置有一個(gè)較大的連接縫，經(jīng)過分析判斷是因?yàn)槁暅y(cè)管橡膠套的收縮變形而引起了這一處連接縫，而該問題的存在是影響樁基質(zhì)量和樁基檢測(cè)結(jié)果的主要原因。在連接時(shí)既要考慮安裝的難度、工作效率，還必須考慮管材對(duì)連接質(zhì)量的影響，如只能使用套筒連接時(shí)則不能再用對(duì)接焊接和橡膠套連接。

4.3 針對(duì)斜管問題的解決措施

針對(duì)斜管問題，應(yīng)使用鋼管作為聲測(cè)管，并在焊接時(shí)用鋼管代替部分主鋼筋截面?？紤]到鋼管的剛度較大，所以在安裝施工時(shí)應(yīng)在保證做好安裝施工過程質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，保持鋼管的平行度和平直度。

4.4 針對(duì)聲測(cè)管布置問題的解決措施

為避免檢測(cè)失誤，聲測(cè)管布置應(yīng)采用四邊中心布置，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下可在四角布置的基礎(chǔ)上再增加一根聲測(cè)管。此外，對(duì)于聲測(cè)管布置的具體位置、數(shù)量、直徑大小以及密度等都應(yīng)該結(jié)合具體樁基工程實(shí)際情況和聲波透射法檢測(cè)的要求進(jìn)行合理布置，以充分發(fā)揮聲測(cè)管的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞聲波透射法樁基檢測(cè)，對(duì)聲測(cè)管常見的質(zhì)量問題及其影響因素、對(duì)聲測(cè)管的埋設(shè)要求以及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并得出以下結(jié)論：第一，聲測(cè)管出現(xiàn)變形、堵塞等問題會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器無(wú)法到達(dá)聲測(cè)管的底部而影響聲波透射法樁基檢測(cè)的效率、質(zhì)量和成本。第二，聲測(cè)管連接時(shí)接頭處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致聲參數(shù)的異常。第三，聲測(cè)管布置位置、數(shù)量、大小和密度等會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。針對(duì)上述問題應(yīng)采取針對(duì)性的解決措施并加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制，在檢測(cè)前再次檢查聲測(cè)管是否暢通，管壁是否完好，只聲測(cè)管符合測(cè)量要求才能保證聲波透射法樁基檢測(cè)工作順利完成。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張銳民（1979～），男，漢，廣東潮安人，本科，工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ鼗鶚痘鶛z測(cè)。