超聲波透射檢測技術(shù)在建筑樁基檢測中的運(yùn)用研究

劉燕軍

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162）

1 引言

樁基作為整個(gè)建筑工程中的重要施工內(nèi)容，關(guān)系到后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量和進(jìn)度。利用超聲波透射檢測技術(shù)對建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢測，能夠在結(jié)合不同建筑施工現(xiàn)場實(shí)際情況的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對建筑樁基中各種安全隱患和質(zhì)量問題的檢測，從而確保建筑工程的實(shí)際施工質(zhì)量。

2 超聲波透射檢測技術(shù)的應(yīng)用原理

灌注樁和預(yù)制樁是當(dāng)前樁基施工兩種最主要的形式，其中，由于灌注樁在實(shí)際施工中具有承載力大、施工簡單以及造價(jià)成本低等優(yōu)勢，因而逐漸成為大部分建筑工程最常用的樁基施工技術(shù)。在建筑工程的施工過程中，樁基施工的成本占據(jù)整個(gè)建筑工程造價(jià)成本的30%，對樁基的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，不僅能夠確保整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，還能對控制建筑工程的建設(shè)成本起到一定的作用[1]。

超聲波透射檢測技術(shù)是一種較為先進(jìn)的樁基檢測技術(shù)。在應(yīng)用超聲波透射法對樁基進(jìn)行檢測時(shí)，通過接收到的超聲波波速、波幅、波形以及主頻率等方面的變化，就能夠?qū)痘鶅?nèi)部存在的缺陷性質(zhì)、位置以及大小等進(jìn)行判斷[2]。聲速是超聲波透射法應(yīng)用到的首要檢測參數(shù)，由于聲速本身具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會受到一些非缺陷因素的影響，因而能夠用來判斷混凝土的質(zhì)量情況。相比較于聲速來說，波幅具有更高的敏感度，聲波傳遞到缺陷部位時(shí)，波幅所產(chǎn)生的變化非常明顯，但由于波幅本身很容易受到儀器性能以及測距等方面的影響，因而在應(yīng)用超聲波透射法的過程中，對于混凝土強(qiáng)度的判定往往需要依靠聲速和波幅2 個(gè)參數(shù)同時(shí)作為參考。波形是超聲波透射法中應(yīng)用的參考圖像，檢測到缺陷部位時(shí)，波形的變化較為明顯，但由于其也會受到非缺陷因素的影響，因而不能夠單獨(dú)對樁基進(jìn)行檢測。主頻在檢測到樁基缺陷時(shí)，會呈現(xiàn)出衰減的趨勢，這一參數(shù)往往只能間接地反映混凝土的質(zhì)量，因而也難以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)樁基的檢測。因而在對樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測的過程中，需要結(jié)合波速、波幅、波形和主頻率4 個(gè)方面來對檢測結(jié)果進(jìn)行綜合的考慮，才能夠得到更準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

利用超聲波透射檢測技術(shù)來檢測建筑樁基的施工質(zhì)量，主要是針對灌注樁的樁身混凝土質(zhì)量，當(dāng)樁身混凝土的質(zhì)量存在缺陷時(shí)，超聲波的波速、波幅以及波形等參數(shù)都會發(fā)生一定的變化，因而能夠明確判斷出建筑樁基存在的質(zhì)量問題。

3 應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)的優(yōu)勢和局限性

超聲波透射方法能夠利用聲波的有效傳輸來滿足人們對信息的傳遞和反饋需要。將超聲波透射方法應(yīng)用到建筑樁基檢測工作中，能夠在了解建筑樁基材料本身性能以及堅(jiān)韌程度等方面內(nèi)容的前提下，借助聲波本身具有的高頻率和高速度等特點(diǎn)，對材料的性能和效果進(jìn)行真實(shí)的反映。在應(yīng)用這種技術(shù)對建筑樁基進(jìn)行檢測的過程中，不僅能對建筑本身的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，還能更加準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁基存在問題的具體部位。因而從這一方面來說，應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)能夠有效對樁身的完整性、整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面的性能進(jìn)行詳細(xì)的檢測，也能夠保證檢測結(jié)果的科學(xué)性和精準(zhǔn)性。

4 超聲波透射檢測技術(shù)在建筑樁基檢測中的應(yīng)用

從當(dāng)前我國建筑市場的實(shí)際發(fā)展情況來看，越來越多的高層建筑對樁基的施工質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。依據(jù)高層建筑對樁基質(zhì)量的要求，在對建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，不僅要注重超聲波透射檢測技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)，還需要結(jié)合不同建筑工程實(shí)際的施工情況。在對超聲波透射檢測技術(shù)在建筑樁基檢測中的運(yùn)用進(jìn)行分析時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來入手。

4.1 檢測程序

基于建筑工程實(shí)際施工情況的不同，超聲波透射檢測技術(shù)在建筑樁基檢測中應(yīng)用時(shí)，主要包括平測、斜側(cè)以及扇形掃測3 種程序和方法（見圖1）。在實(shí)際對建筑樁基進(jìn)行檢測的過程中，首先，需要利用平測法來對樁基的全樁長進(jìn)行檢測，由此可以得到建筑樁基的施工樁長度、芯樣長度、樁徑等方面的具體數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)超聲波透射檢測方法的應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。采用平測法檢測發(fā)現(xiàn)樁基存在異常情況時(shí)，需要繼續(xù)應(yīng)用斜測和扇形掃測兩種方法對存在異常部分的區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的檢測，用以保證樁基檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1 平測、斜測、扇形掃測示意圖

4.2 檢測設(shè)備

在應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)對建筑樁基進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)用的裝置主要包括檢測裝置、超聲波檢測儀、換能器以及聲測管4 種。檢測裝置是實(shí)現(xiàn)樁基檢測的重要前提和基礎(chǔ)工具。當(dāng)前應(yīng)用于超聲波透射檢測技術(shù)的設(shè)備主要包括人工操作式、半自動(dòng)式以及全自動(dòng)式裝置，這3 種裝置在實(shí)際應(yīng)用中都需要依靠超聲波檢測儀、換能器以及探頭和管線來進(jìn)行檢測。其中，全自動(dòng)式檢測裝置與其他兩種裝置最大的區(qū)別就是能夠通過探頭自動(dòng)升降裝置、控制裝置以及數(shù)據(jù)測量處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對整個(gè)檢測過程的自動(dòng)化和智能化控制。

超聲波檢測儀是實(shí)現(xiàn)樁基檢測的主要裝置，超聲波檢測儀在實(shí)際的應(yīng)用過程中主要利用電脈沖信號，通過換能器向待測樁體發(fā)射超聲波，超聲波在經(jīng)過樁身混凝土的反射和折射之后，由換能器將這些聲波接收并將其轉(zhuǎn)換成電信號，最終顯示在超聲波檢測儀上。

換能器主要是利用正、反壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對聲能到電能和電能到聲能的相互轉(zhuǎn)換，從而滿足超聲波透射檢測需求的設(shè)備。

聲測管是超聲波透射檢測技術(shù)能夠被應(yīng)用到灌注樁樁基檢測的重要設(shè)備。該設(shè)備在檢測過程中主要承擔(dān)滿足換能器升降需求的作用。一般來說，用于超聲波透射檢測的聲測管材料以鋼管為主，能夠有效避免聲測管在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)斷裂和彎曲的情況。

4.3 檢測具體過程

在應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)對灌注樁樁基進(jìn)行檢測時(shí)，具體包括聲測管預(yù)埋、現(xiàn)場準(zhǔn)備以及正式檢測3 個(gè)步驟（見圖2）。在進(jìn)行聲測管預(yù)埋時(shí)，需要以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性為主要目的，提高對聲測管數(shù)目、被測樁徑大小的重視程度。在經(jīng)過建筑工程大量的實(shí)踐之后可以得知，一般情況下，為了能夠保證超聲波透射檢測技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性，需要將被測樁的樁徑控制在大于600～800 mm。與此同時(shí)，在進(jìn)行聲測管的預(yù)埋過程中，還需要注意保證樁徑和聲測管數(shù)目之間呈正比例關(guān)系，在被測樁徑增大的情況下，用于預(yù)埋的聲測管數(shù)目也要相應(yīng)地增加。

圖2 樁基礎(chǔ)超聲波試驗(yàn)示意圖

在完成聲測管的預(yù)埋工作之后，需要進(jìn)行現(xiàn)場準(zhǔn)備工作。具體來說，首先，需要依據(jù)施工材料，對各種用于樁基檢測的設(shè)施設(shè)備型號和參數(shù)大小進(jìn)行核對，并檢測各種儀器設(shè)備是否能夠正常使用。在完成設(shè)施設(shè)備的性能檢查之后，還需要對聲測管的性能和質(zhì)量進(jìn)行檢測，向聲測管中灌滿清水，將其作為檢測耦合劑來對儀器設(shè)備參數(shù)進(jìn)行檢測。

在應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)對建筑樁基進(jìn)行檢測時(shí)，首先，需要應(yīng)用平測法對全樁長進(jìn)行普測工作，發(fā)現(xiàn)樁基存在缺陷或不足問題時(shí)，可以利用斜測和扇形掃測兩種測量方法對樁身中存在的缺陷位置進(jìn)行確定，然后再借助數(shù)據(jù)分析和計(jì)算過程對建筑樁基樁身的完整性進(jìn)行評價(jià)。

為了確保樁基質(zhì)量檢測的準(zhǔn)確性，在應(yīng)用超聲波透射檢測技術(shù)對建筑樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測之后，還需要應(yīng)用鉆芯法來對檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。鉆芯檢測法在實(shí)際應(yīng)用中主要是通過觀察混凝土芯樣表面以及對芯樣抗壓強(qiáng)度的分析來對樁身完整性進(jìn)行檢測。在應(yīng)用這種方法對建筑樁基進(jìn)行檢測之后，還需要結(jié)合兩種檢測方法的檢測結(jié)果對建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行更加完整性的評價(jià)。

5 超聲波透射檢測技術(shù)的局限性

盡管超聲波透射檢測技術(shù)能夠有效滿足建筑樁基檢測的需求，但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，該技術(shù)也存在一定的局限性。在應(yīng)用超聲波透射技術(shù)對樁基進(jìn)行檢測過程中，主要通過在聲測管內(nèi)部放置探頭的方式來實(shí)現(xiàn)檢測的目標(biāo)。而聲測管本身位于鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，因而在實(shí)際的測量中很難滿足對于聲測管外側(cè)的檢測需要。結(jié)合實(shí)際的建筑樁基情況來看，由于聲測管外側(cè)是超聲波透射技術(shù)檢測的盲區(qū)，因而樁基鋼筋保護(hù)層厚度不足的情況，很難在應(yīng)用這種技術(shù)的過程中被檢測出來。針對當(dāng)前我國不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件和建筑工程樁基施工要求不同，需要對超聲波透射檢測技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化和創(chuàng)新，盡量避免缺陷問題對最終的檢測結(jié)果造成影響。

6 結(jié)語

綜上所述，超聲波透射檢測技術(shù)在建筑樁基檢測中發(fā)揮著重要的作用。從現(xiàn)階段我國建筑市場的發(fā)展?fàn)顩r來看，樁基技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到大部分的建筑工程當(dāng)中，為了滿足建筑工程對高質(zhì)量和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用需求，在對建筑工程進(jìn)行施工時(shí)，需要提高對樁基檢測工序的重視程度，并及時(shí)對存在質(zhì)量問題的樁基進(jìn)行加固處理，以此確保建筑工程的樁基施工質(zhì)量。