聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究

蘭黎明

摘? 要：聲波透射法是目前在樁基檢測(cè)中極為常見(jiàn)的檢測(cè)方法之一，然而由于工況復(fù)雜且檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)不足，嚴(yán)重影響了檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度和正確性。為此，本文分析了聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用原理，探討了聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用方法，同時(shí)提出了樁基檢測(cè)中聲波透射法的應(yīng)用策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：樁基檢測(cè);聲波透射法;實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU473.1+6??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）02-0000-00

0 引言

樁基礎(chǔ)工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，同時(shí)也受到施工技術(shù)和設(shè)備的多方面影響，其工程質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)項(xiàng)目主體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全性會(huì)產(chǎn)生威脅。故而，進(jìn)行樁基檢測(cè)是排查施工安全質(zhì)量的重要前提。聲波透射法是目前較為常見(jiàn)的樁基檢測(cè)方法之一，然而在實(shí)際工況中，聲波透射法的應(yīng)用策略并不完全相同，經(jīng)驗(yàn)不足更會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差。鑒于此，有必要深入探討樁基檢測(cè)中聲波透射法的實(shí)踐應(yīng)用策略。

1 聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用原理

聲波透射法在樁基檢測(cè)中較為常用，其檢測(cè)原理是利用超聲波脈沖源透過(guò)混凝土，激發(fā)出高頻率的彈性脈沖信號(hào)，而后再利用高精度接受設(shè)備，對(duì)返回的脈沖信號(hào)波動(dòng)性特征做出數(shù)據(jù)分析。聲波從發(fā)出到返回，能量必然發(fā)生波動(dòng)，而能量強(qiáng)弱變化，亦或是波形和頻率的變化，正是判斷樁基情況的客觀依據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)聲波透射法，來(lái)判斷混凝土內(nèi)部的實(shí)際密實(shí)度。

2 聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用方法

（1）平測(cè)法。平測(cè)法是通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器分別在同一測(cè)量高度發(fā)出雙向信號(hào)，以接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的同標(biāo)高度測(cè)定樁基內(nèi)部完整度。平測(cè)法主要用于檢測(cè)樁基內(nèi)部混凝土微小缺陷，尤其對(duì)于樁身缺陷長(zhǎng)度的判斷更為精準(zhǔn)。但是如果樁身主要缺陷產(chǎn)生在水平位置時(shí)，平測(cè)法則很難測(cè)出，即便測(cè)出存在缺陷，也很難判斷該水平方向上的缺陷位置。

（2）斜測(cè)法。斜測(cè)法主要是將兩個(gè)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行高低不同的落差分布，在接收和發(fā)射信號(hào)的斜面中檢測(cè)樁基缺陷。在檢測(cè)過(guò)程中，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器始終保持統(tǒng)一高度差值，在水平方向上檢測(cè)出樁基混凝土可能存在的缺陷。當(dāng)預(yù)設(shè)高度差較大時(shí)，檢測(cè)樁基水平方向缺陷的精度相對(duì)更高。但是在外部干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，高度差越大檢測(cè)值的精確度越低，對(duì)樁基缺陷的判斷也更容易出現(xiàn)巨大誤差。所以，測(cè)試過(guò)程中，為了保證接收信號(hào)的穩(wěn)定性，通常會(huì)選擇小于40°的水平夾角范圍做出檢測(cè)。如果超過(guò)40°，則可能直接影響檢測(cè)結(jié)果。在實(shí)際工況中，斜測(cè)法一般是作為平測(cè)法的補(bǔ)充性檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，斜側(cè)法需要完成兩次檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。第一次檢測(cè)時(shí)可以選擇接收器高于發(fā)射器，第二次檢測(cè)時(shí)以上一次的高度差為基礎(chǔ)上調(diào)發(fā)射器高于接收器。而后再通過(guò)兩次檢測(cè)的對(duì)比結(jié)果，來(lái)最終判斷樁基缺陷的大致水平范圍。

（3）扇形測(cè)法。當(dāng)樁基內(nèi)部混凝土缺陷嚴(yán)重時(shí)，為了進(jìn)一步校準(zhǔn)缺陷位置和大小，通常也會(huì)選擇使用扇形檢測(cè)法。該方法是先固定一個(gè)轉(zhuǎn)換器，用另一個(gè)轉(zhuǎn)換器的高低位移和水平位移構(gòu)建出一個(gè)扇形的檢測(cè)區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，接收器和發(fā)射器并未始終保持同一水平高度，所以檢測(cè)范圍也被適當(dāng)放大。

3 樁基檢測(cè)中聲波透射法的實(shí)踐應(yīng)用策略

（1）規(guī)避聲測(cè)管干擾。杭州市某改造工程，全線長(zhǎng)918.76m。主線高架標(biāo)準(zhǔn)寬度為25m。一座半互通式立交。高架橋基礎(chǔ)采用大直徑鉆孔灌注樁，樁徑為250cm、150cm、120cm、100cm四種，主要樁徑為120cm。由于該工程項(xiàng)目臨近高速公路，采用聲波透射法檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了來(lái)自聲測(cè)管的波動(dòng)性干擾。尤其是在樁基底部6m以下，聲波回收信號(hào)異常嚴(yán)重。參考全線施工標(biāo)準(zhǔn)，以及施工方提供的早期設(shè)計(jì)指標(biāo)，如出現(xiàn)大規(guī)模樁基缺陷，實(shí)際工程不可能順利完工。在經(jīng)過(guò)多方檢查后發(fā)現(xiàn)，聲測(cè)管內(nèi)部出現(xiàn)較為嚴(yán)重的油漬污垢，最終判斷是由于防銹油過(guò)量，導(dǎo)致檢測(cè)過(guò)程中灌水后聲測(cè)管積水嚴(yán)重，才干擾了檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

（2）排除聲測(cè)管接頭影響。根據(jù)《超聲回彈綜合法檢測(cè)強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程CECS 02：2005》和《超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程CECS 21：2000》對(duì)聲波檢測(cè)法提出的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，必須在檢測(cè)過(guò)程中排除聲測(cè)管接頭影響。由于部分工程項(xiàng)目的樁基檢測(cè)中，需要同時(shí)連接數(shù)節(jié)聲測(cè)管才能接觸到樁基檢測(cè)范圍。然而檢測(cè)管如果采取焊接，連接處螺紋就可能產(chǎn)生深度不同的螺絲紋。超聲檢測(cè)設(shè)備只能回收檢測(cè)管發(fā)出的信號(hào)源，但是如果轉(zhuǎn)換器恰好處于兩管之間的接觸位置，就可能會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果。由于檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生巨大噪聲，以至于聲速嚴(yán)重降低，首次接收到的波形也會(huì)呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。所以，檢測(cè)數(shù)據(jù)才會(huì)出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低的不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的正確性產(chǎn)生極大干擾。為此，在應(yīng)用聲波檢測(cè)法時(shí)，為了最大限度地避免檢測(cè)結(jié)果誤差，就需要排除掉聲測(cè)管接頭的不利影響。可以在獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)后，對(duì)深淺不一的波幅曲線進(jìn)行等間距的規(guī)律性判斷，如果發(fā)生波形突變，則可能已經(jīng)受到管接頭影響，可參考測(cè)管安裝記錄做出輔助性的檢測(cè)結(jié)果判斷。

（3）規(guī)避彎曲聲測(cè)管干擾。聲波投射檢測(cè)設(shè)備，通常采用測(cè)樁專用徑向換能器，材質(zhì)為全不銹鋼的探頭導(dǎo)電滑環(huán)（集流環(huán)）接頭，很小幾率出現(xiàn)測(cè)量誤差。所以多數(shù)情況下，聲測(cè)管出現(xiàn)問(wèn)題的幾率更大。由于施工環(huán)境復(fù)雜多變，聲測(cè)管發(fā)生彎曲變形的情況也并非少見(jiàn)。當(dāng)聲測(cè)管彎曲時(shí)，回收信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波形不穩(wěn)定問(wèn)題。無(wú)論是測(cè)距增大還是縮小，都無(wú)法及時(shí)做出客觀判斷。如果無(wú)法保證檢測(cè)波形正常，那么對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的正確性也會(huì)產(chǎn)生諸多干擾。聲測(cè)管彎曲的影響，聲測(cè)管彎曲導(dǎo)致測(cè)距增大或減小，使正?；炷恋穆曈锌赡艹袚?jù)，尤其是聲測(cè)管發(fā)生嚴(yán)重彎曲時(shí)，測(cè)距也會(huì)隨之縮小，就有可能繞開(kāi)預(yù)期的檢測(cè)范圍，令樁基檢測(cè)出現(xiàn)空白區(qū)域。缺陷處回聲必然小于測(cè)距，而測(cè)線超標(biāo)也在所難免。所以對(duì)樁基缺陷的判斷也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差，不能作為衡量樁基缺陷的客觀標(biāo)準(zhǔn)。所以，檢測(cè)前就需要判斷聲測(cè)管是否出現(xiàn)情況，從而避免應(yīng)用過(guò)程中對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

（4）及時(shí)更新檢測(cè)設(shè)備。采用聲波透射法檢測(cè)樁基完整性，檢測(cè)過(guò)程并不十分復(fù)雜，主要依靠檢測(cè)人員的以往經(jīng)驗(yàn)。但是檢測(cè)設(shè)備卻對(duì)檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度產(chǎn)生巨大影響。尤其是在較為復(fù)雜的工況中，檢測(cè)設(shè)備反復(fù)檢查后出現(xiàn)誤差值遞增的情況不在少數(shù)，所以及時(shí)更新檢測(cè)設(shè)備也是提高檢測(cè)質(zhì)量的重要前提。目前德杜儀器SUT-PIT、中巖科技雙剖面RSM-SY6、自發(fā)自收通道RSM-SY7、武漢建巖科技BR-PST（C）等檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用率較高。而且在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，達(dá)到了工業(yè)級(jí)一體化標(biāo)準(zhǔn)，其發(fā)射電壓保持在500 v/1000 V水平，高通頻率可達(dá)10 KHZ，低通頻率可達(dá)30 KHZ，波形延時(shí)可控制在10～65535.975 us范圍內(nèi)。采用全自動(dòng)深度計(jì)數(shù)器，避免手動(dòng)提升誤差，大幅度提高檢測(cè)速度，自動(dòng)判讀功能，首波聲時(shí)、聲副判讀更準(zhǔn)確，內(nèi)置高能鋰電池，滿足野外長(zhǎng)時(shí)間工作，同時(shí)預(yù)留外電接口，也更加適合在復(fù)雜工況中使用，值得推廣應(yīng)用并加以普及。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，聲波透射法在基樁檢測(cè)方法主要采用平測(cè)法、斜測(cè)法、扇形測(cè)法。在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量規(guī)避聲測(cè)管干擾，同時(shí)排除聲測(cè)管接頭影響，并規(guī)避彎曲聲測(cè)管干擾，進(jìn)一步更新檢測(cè)設(shè)備，以保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度和正確性。

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Research on Application of Acoustic Transmission Method in Pile Foundation Inspection

LAN Liming

（China Water Resources and Hydropower Twelfth Engineering Bureau Co.， Ltd.，? Hangzhou? Zhejiang? 311600）

Abstract： Acoustic transmission method is currently one of the most common detection methods in pile foundation detection. However， due to complex working conditions and insufficient experience of the inspectors， the accuracy and correctness of the detection results are seriously affected. For this reason， this paper analyzes the application principle of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， discusses the application method of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， and proposes the application strategy of acoustic wave transmission method in pile foundation detection for reference.

Keywords： Pile foundation inspection; Acoustic transmission method; Practical application