李　民（遼寧馳通公路工程監(jiān)理事務(wù)所，遼寧　沈陽　110005）

聲波透射法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

李民
（遼寧馳通公路工程監(jiān)理事務(wù)所，遼寧沈陽110005）

聲波透射法是對(duì)建筑樁身混凝土完整性依據(jù)超聲波透射原理進(jìn)行檢測(cè)的方法，已逐漸應(yīng)用于橋梁樁基檢測(cè)并成為比較有效的一種方法。通過分析聲波透射法有關(guān)理論，較深入地探討了橋梁樁基檢測(cè)中聲波透射法的具體應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用論述了聲波透射法的檢測(cè)技巧及判定結(jié)果的方法，對(duì)于提高橋梁樁基施工質(zhì)量的檢測(cè)水平具有重要作用。

聲波透射法；橋梁樁基；檢測(cè)方法

1　前言

在橋梁樁基檢測(cè)中聲波透射法是對(duì)橋梁樁身混凝土完整性依據(jù)超聲波透射原理進(jìn)行檢測(cè)的方法，已逐漸應(yīng)用于橋梁方法并發(fā)揮出十分重要的作用。該方法是在灌注橋梁樁基混凝土前，將多根測(cè)管進(jìn)行預(yù)埋作為聲波檢測(cè)儀，按照間距一定對(duì)向橋梁樁身各橫截面穿過聲波的聲學(xué)參數(shù)沿樁縱軸逐點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)有關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷并處理，對(duì)橋梁樁身混凝土可能發(fā)生缺陷的因素進(jìn)行綜合分析，再對(duì)橋梁樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行推斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁樁身完整性等級(jí)的客觀判定。

2　聲波透射法

灌注樁內(nèi)聲測(cè)管之間的混凝土質(zhì)量是該方法的檢測(cè)對(duì)象，混凝土作為一種非勻質(zhì)彈黏性材料通常都是由很多種材料進(jìn)行配制構(gòu)成，對(duì)超聲脈沖波吸收程度較大、也能衰減一定程度的散射，超聲脈沖波在超聲波相等距離、材料及質(zhì)量時(shí)，首波頻率、波幅及傳播速度等聲學(xué)參數(shù)的測(cè)量值呈現(xiàn)出一致性，才能相對(duì)穩(wěn)定地保持波形。如在橋梁樁身混凝土結(jié)構(gòu)中具有空洞、裂縫及因水泥不足而發(fā)生松散等質(zhì)量問題，其空間內(nèi)空氣將相應(yīng)增大所占空間，在聲阻抗率上空氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于混凝土，在“固-氣”界面上超聲脈沖波容易發(fā)生全反射現(xiàn)象，一些超聲脈沖波缺陷區(qū)繞過或穿過而對(duì)換能器接收時(shí)，將增大聲時(shí)值，相應(yīng)降低首波幅度與頻率，波形產(chǎn)生畸變的程度比較明顯?？衫米兓穆晻r(shí)及聲程范圍，對(duì)聲速變化進(jìn)行計(jì)算，對(duì)缺陷度進(jìn)行判別和計(jì)算，同時(shí)在缺陷界面超聲脈沖波將發(fā)生反射和散射，聲波到達(dá)接收換能器時(shí)將使波幅顯著減小，可結(jié)合波幅變化甄別產(chǎn)生缺陷的性質(zhì)及程度。超聲脈沖波在產(chǎn)生缺陷的界面中不同成分的頻率其衰減度也各不相同，接收信號(hào)頻率降低明顯時(shí)，可與接收信號(hào)主頻或頻率譜的變化相結(jié)合分析判別產(chǎn)生缺陷的具體狀況。超聲脈沖波反射和折射在缺陷界面形成波束的波形不同，或由于界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形成橫波，抵達(dá)接收換能器時(shí)的時(shí)間各不相同，將導(dǎo)致接收波形成疊加同向或不同向位波束的波，進(jìn)而造成接收信號(hào)發(fā)生一定程度的波形畸變，所以也能夠用于對(duì)產(chǎn)生缺陷具體原因的分析判斷。

由以上原理分析可知，該方法一般是應(yīng)用超聲波檢測(cè)儀器與聲波徑向換能器，對(duì)橋梁混凝土中超聲脈沖波的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將相關(guān)參數(shù)的變化情況進(jìn)行綜合分析，以判定橋梁樁身混凝土產(chǎn)生質(zhì)量問題的具體部位。對(duì)接收到的超聲脈沖波測(cè)量值采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法值分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁樁完整性的準(zhǔn)確判斷。

3　檢測(cè)聲波透射法的方法

雙孔、單孔及樁外檢測(cè)三種方法在橋梁灌注樁的聲波透射法的檢測(cè)中比較常用，而應(yīng)用最廣泛的是具有多種方式的雙孔檢測(cè)方法。聲波透射法檢測(cè)在應(yīng)用中一般分為掃測(cè)樁身各剖面和細(xì)測(cè)懷疑部位兩個(gè)步驟。將測(cè)點(diǎn)間距對(duì)增加聲時(shí)，衰減波形異常區(qū)由25cm向10cm進(jìn)行加密，基于測(cè)讀聲時(shí)并觀察參數(shù)的相對(duì)變化，采用平測(cè)、雙向斜測(cè)方法測(cè)量物理量以確定缺陷陰影范圍的方法就是“聲陰影重疊法”。由于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的不均勻界面而產(chǎn)生繞射或低頻波漫射等導(dǎo)致其陰影邊界一般較為模糊，而聲速、波幅在高質(zhì)量的混凝土中向缺陷區(qū)具有漸變性，對(duì)陰影臨界確定具有一定的難度。在缺陷區(qū)域產(chǎn)生變化的波幅、波速及波形等物理量，都能反映出缺陷，被認(rèn)為是缺陷區(qū)域的臨界線。

4　數(shù)據(jù)分析判定

該方法在分析判定檢測(cè)數(shù)據(jù)過程中，通常分析各采樣點(diǎn)的有關(guān)參數(shù)測(cè)量值，再對(duì)整個(gè)剖面聲速及波幅等參數(shù)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算，對(duì)整個(gè)樁剖面的參數(shù)進(jìn)行綜合分析，與PSD值結(jié)合進(jìn)行綜合分析，再對(duì)橋梁樁身完整性進(jìn)行甄別。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中對(duì)各測(cè)點(diǎn)聲波波形的采集工作相對(duì)比較復(fù)雜，主要還是依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)波形進(jìn)行分析，應(yīng)與聲學(xué)相關(guān)專業(yè)知識(shí)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合以實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的判定結(jié)果。在橋梁樁身剖面的檢測(cè)過程中，樁身若具有完整的混凝土，各檢測(cè)點(diǎn)具有相對(duì)規(guī)則的波形，直線聲時(shí)曲線沒有表現(xiàn)出明顯的折點(diǎn)，波幅一般不會(huì)發(fā)生較大程度的衰減。橋梁樁身某區(qū)域混凝土具有一些缺陷時(shí)，就會(huì)是聲時(shí)值顯著增大，相對(duì)差最大能達(dá)到20%左右，波幅的衰減程度也比較大。尤其是在橋梁斷樁及局部出現(xiàn)夾層是會(huì)明顯提高聲時(shí)值，聲時(shí)曲線也將產(chǎn)生較大的峰值，相對(duì)差最大可超過30%，波幅衰減較為明顯，波形不規(guī)則。對(duì)檢測(cè)灌注樁的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)，提出采用PSD斜率法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生夾層的準(zhǔn)確定位，而對(duì)于一些較小的缺陷容易出現(xiàn)定性誤差，還要結(jié)合實(shí)際測(cè)量的聲速和波幅兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析判斷?；炷脸霈F(xiàn)離析、較多砂漿等情況時(shí)，聲速通常不高，但不具有較低的波幅，混凝土強(qiáng)度卻可能很高。聲速在低波幅時(shí)較高，一般是因混凝土中存在為數(shù)不少的氣泡，而不是出現(xiàn)較嚴(yán)重的質(zhì)量問題。在聲速、波幅都突然發(fā)生降低的情況，才會(huì)發(fā)生諸如沉渣、夾泥及斷層等比較嚴(yán)重的缺陷問題。

結(jié)語

綜上所述，聲波透射法在橋梁樁基檢測(cè)應(yīng)用中的準(zhǔn)確度比較高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁整樁結(jié)構(gòu)全斷面自下而上的逐點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，不會(huì)漏判發(fā)生缺陷的任何部位，橋梁樁身結(jié)構(gòu)的混凝土均勻性及發(fā)生缺陷部位、缺陷程度等問題可由檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行直觀反映，樁長(zhǎng)和樁徑對(duì)檢測(cè)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生任何影響，對(duì)于檢驗(yàn)橋梁樁基樁身的混凝土質(zhì)量是相對(duì)其它方法而言具有更為明顯的科學(xué)性。

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