超聲波無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基工程中的應(yīng)用

李紅雨

摘 要：在橋梁結(jié)構(gòu)的樁基完整性檢測(cè)、橋梁構(gòu)件裂縫深度測(cè)量、結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度測(cè)定方面，超聲波無損檢測(cè)技術(shù)都為當(dāng)前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，因此，展開超聲波無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁健康狀況評(píng)定中的應(yīng)用研究至關(guān)重要。本文在全面了解超聲波無損檢測(cè)技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，闡述了超聲波無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基工程中的應(yīng)用要點(diǎn)，并結(jié)合具體案例，對(duì)樁基檢測(cè)流程及檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了探討，以期全面提升檢測(cè)準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：超聲波無損檢測(cè)技術(shù);橋梁樁基工程;技術(shù)原理

1 超聲波無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基工程的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 設(shè)備儀器選擇

在具體應(yīng)用過程中應(yīng)對(duì)其儀器設(shè)備進(jìn)行選擇設(shè)置。其中，中的收發(fā)換能器主要負(fù)責(zé)其聲波發(fā)放、接收任務(wù)。其具體參數(shù)設(shè)置如下：第一，該儀器設(shè)備的外徑小于測(cè)管內(nèi)徑，有效工作段長度不大于150mm;第二，該諧振頻率要設(shè)置在30kHz～50kHz，且水密性滿足1Mpa水壓不滲水;第三，超聲波法中的設(shè)備檢測(cè)儀器需要具有一定的可視性、顯示功能?？梢詫?shí)時(shí)顯示與自動(dòng)信息記錄檢測(cè);第四，該儀器設(shè)備系統(tǒng)頻帶寬度應(yīng)設(shè)置為1kHz～250kHz上下之間，且最小采樣相關(guān)間隔需小于0.5μs，其測(cè)量誤差率應(yīng)小于3%。

1.2 聲測(cè)管埋設(shè)

在聲測(cè)管埋設(shè)置中一定要注重其科學(xué)性、合理化。具體如下：當(dāng)樁徑小于等于800mm時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況與具體要求埋設(shè)2根以上的聲測(cè)管;該樁徑應(yīng)在800mm～1600mm之間。此時(shí)應(yīng)該埋設(shè)4根以上聲測(cè)管器材;當(dāng)樁徑大于2000mm時(shí)，可以預(yù)埋4根以上的聲測(cè)管。同時(shí)，聲測(cè)管內(nèi)徑宜50～60mm。對(duì)聲測(cè)管布置，需要對(duì)其進(jìn)行沿樁身通長設(shè)計(jì)，且對(duì)其下端進(jìn)行封閉，目的是保障其焊接質(zhì)量，防止混凝土跑漿至聲測(cè)管內(nèi)。在進(jìn)行混凝土澆筑之前，一定要對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行有效加固與綁定，保證其各個(gè)聲測(cè)管的有效平行。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要點(diǎn)

第一，對(duì)聲測(cè)管暢通實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)，先對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行清水注滿，并將其收發(fā)換能器安放在不同設(shè)備聲測(cè)管當(dāng)中去。第二，平測(cè)中，收發(fā)換能器在進(jìn)行提升流程一定要與中其保持深度一樣;第三，斜測(cè)中，收發(fā)換能器進(jìn)行提升流程中一定要對(duì)其高差進(jìn)行保持，其兩個(gè)相關(guān)換能器連線同其水平角度應(yīng)小于40°。在其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)當(dāng)中，一旦發(fā)現(xiàn)其記錄信號(hào)中程曲線產(chǎn)生異常變化，可以對(duì)其聲測(cè)線及運(yùn)用斜測(cè)、扇測(cè)等手段等進(jìn)行增加，為排除其非樁身原因造成的異常變化奠定基礎(chǔ)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

在選擇超聲波法對(duì)其樁基進(jìn)行檢測(cè)中，主要以采集獲得的聲速、波幅、聲時(shí)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，將樁身混凝土的質(zhì)量問題進(jìn)行充分體現(xiàn);同時(shí)，也可以選擇計(jì)算聲時(shí)的方法，即在深度曲線上相近兩點(diǎn)連線中的斜率及聲時(shí)差統(tǒng)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行乘積PSD，最后進(jìn)行其質(zhì)量確定。在其實(shí)際測(cè)量中一旦發(fā)現(xiàn)其參數(shù)出現(xiàn)明顯差異，可認(rèn)定該樁身中的質(zhì)量存在嚴(yán)重問題。另外，在對(duì)樁基質(zhì)量檢測(cè)過程中，可以綜合以下方法，例如：平測(cè)法、扇測(cè)法、斜測(cè)法等技術(shù)手段。進(jìn)而為樁身缺陷的主要情況及情況程度進(jìn)行判定。當(dāng)然，也可能發(fā)生該聲測(cè)管出現(xiàn)不平行等情況，主要是該樁身質(zhì)量出現(xiàn)問題引發(fā)的聲學(xué)參數(shù)異常變化，進(jìn)而會(huì)對(duì)從檢測(cè)實(shí)質(zhì)結(jié)果造成波及。出于保證檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性、精準(zhǔn)性角度出發(fā)。一定要對(duì)其進(jìn)行規(guī)范糾正。

2 案例分析

該橋梁工程樁基采用混凝土進(jìn)行灌注，混凝土強(qiáng)度為C30，工程共灌注421根樁，樁徑為1000mm，樁長28m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，該工程地層情況如下：

（1）雜填土，平均厚度為3.47m，雜色，松散，土質(zhì)不均，主要成分為碎磚碎石混粉土，局部為混凝土地坪。

（2）粉土，平均厚度為5.36m，灰黃色，濕，稍密中密，含云母碎片，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度和韌性低。

（3）黏土，平均厚度為5.89m，灰黃色，可塑，含鐵錳質(zhì)浸染和少量鈣質(zhì)結(jié)核切面光滑，韌性和干強(qiáng)度中等。

（4）粉質(zhì)黏土，平均厚度為8.74m，灰黃色，可塑，切面稍光滑，韌性和干強(qiáng)度中等。

（5）粉土，平均厚度為6.86m，灰黃色，濕，中密密實(shí)，含云母片，搖震反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，韌性和干強(qiáng)度中等。

（6）粉砂，平均厚度為5.69m，灰黃色，飽和，密實(shí)，顆粒級(jí)配差，含云母碎片，偶見砂砂盤，粒徑2-7cm，偶見貝殼碎片。

（7）黏土，平均厚度為4.88m，灰綠色，硬塑，含鐵錳質(zhì)浸染和鈣質(zhì)結(jié)核，切面光滑，韌性和干強(qiáng)度高。

本次檢測(cè)主要檢測(cè)樁身完整性和均勻性，一共檢測(cè)了30根樁基，樁徑有三種，800mm，900mm，1600mm，樁長分別為6m，4m，8m。檢測(cè)工作參照現(xiàn)行基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范，本文選取了其中2根樁基的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別是1號(hào)基樁和2號(hào)基樁。

第一，1號(hào)基樁樁長7m，當(dāng)以聲速作為判據(jù)時(shí)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，樁身上部1.4m及2.1m處聲速明顯低于臨界值4.084km/s。當(dāng)以聲幅作為判據(jù)時(shí)，其值也低于聲幅臨界值88.4 dB，并且聲時(shí)明顯變長，PSD曲線發(fā)生突變，由此可以判斷出這兩處可能存在一定缺陷。5.9m～6.6m PSD曲線和聲波聲幅異常情況較嚴(yán)重，初步判斷存在缺陷，缺陷可能是由于混凝土離析出現(xiàn)粗骨料大量堆積細(xì)骨料較少造成的，該樁屬于Ⅲ類樁。

第二，2號(hào)基樁樁的聲速以及聲幅都不大于臨界值，PSD曲線沒有發(fā)生突變，由此判斷該樁的樁身完整性較好，屬于Ⅰ類樁。

相較于其他的樁身完整性檢測(cè)方法，超聲波法實(shí)時(shí)反映樁內(nèi)各點(diǎn)的聲時(shí)聲速波幅等數(shù)據(jù)，克服了受樁長限制的缺陷，并且檢測(cè)時(shí)對(duì)樁身無損傷，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，因此得到高度認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國工程行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)大型橋梁等建設(shè)提出了更高的要求。樁基礎(chǔ)作為橋梁工程最常見的基礎(chǔ)形式，做好基樁檢測(cè)尤為關(guān)鍵。在工程實(shí)踐中，在地質(zhì)條件、施工方法等多種因素作用下，產(chǎn)生樁身缺陷的問題極為常見，很大程度上缺陷將會(huì)對(duì)基樁的力學(xué)性能、耐久性等造成嚴(yán)重影響，若基樁檢測(cè)不到位，必將存在嚴(yán)重的安全、質(zhì)量隱患，甚至?xí)s短工程使用年限，出現(xiàn)巨大損失。為此，在工程建設(shè)施工中，必須重視樁基礎(chǔ)完整性檢測(cè)。超聲波法作為一種高效、迅速、便捷的無損檢測(cè)技術(shù)，在橋梁結(jié)構(gòu)樁基完整性檢測(cè)等方面得到了廣泛應(yīng)用和推廣。因此，在橋梁樁基工程健康狀況評(píng)定中開展超聲波無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

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