聲波透射檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用

林進(jìn)強(qiáng)

福建方實(shí)工程檢測(cè)有限公司（361000）

0 引言

樁基礎(chǔ)是橋梁的重要構(gòu)件，能夠?qū)?lái)自橋梁上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞到土層當(dāng)中。利用聲波透射檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行橋梁樁基礎(chǔ)的檢測(cè)，有助于提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全可靠性，確保樁基工程的施工質(zhì)量。

1 聲波透射檢測(cè)技術(shù)概述

1.1 聲波透射檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

聲波透射檢測(cè)技術(shù)主要是利用超聲波進(jìn)行橋梁工程樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的性能檢測(cè)。超聲波是一種高頻率的聲波，在能量傳遞和信息傳遞方面有著很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。大多數(shù)使用聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)的項(xiàng)目都是利用聲波反饋這一功能進(jìn)行介質(zhì)材料性質(zhì)、性能的檢測(cè)。一般情況下，如果信號(hào)反饋較快，則說(shuō)明介質(zhì)材料的硬度較高；相反，如果傳遞速度慢，那就說(shuō)明介質(zhì)材料強(qiáng)度不高。聲波透射檢測(cè)技術(shù)主要依靠這種技術(shù)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，成本較低、操作較為簡(jiǎn)單，對(duì)人體也沒(méi)有危害。聲波透射檢測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中不容易受外部環(huán)境因素的影響，也不會(huì)受溫度、濕度和光照強(qiáng)度的制約，具有穩(wěn)定性好、精確度高的優(yōu)勢(shì)。超聲波檢測(cè)器主要包含發(fā)射裝置、接收裝置、數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)據(jù)處理分析裝置。

1.2 聲波透射檢測(cè)技術(shù)的傳遞特點(diǎn)

聲波透射法是利用超聲波發(fā)射源實(shí)現(xiàn)高頻率彈性脈沖波的傳遞，并使用高精度的接收系統(tǒng)對(duì)波動(dòng)特性進(jìn)行記錄。在這一過(guò)程當(dāng)中，超聲波能夠憑借介質(zhì)材料進(jìn)行高速的透射和反射。路橋工程樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所存在的缺陷能夠形成波阻抗界面，超聲波在到達(dá)這一界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，使接收到的透射波能量發(fā)生明顯的變化，降低傳遞的效果，表示樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)當(dāng)中存在著松散、孔洞和蜂窩等缺陷，使超聲波發(fā)生了散射和繞射，而技術(shù)人員能夠依據(jù)超聲波的到達(dá)時(shí)間和波動(dòng)能量衰減特性、頻率的變化和波形畸變的程度等特征來(lái)判斷出樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的密實(shí)度參數(shù)和介質(zhì)材料的強(qiáng)度，其主要的依據(jù)是超聲波的傳遞特點(diǎn)。

2 聲波透射檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中存在的問(wèn)題

2.1 聲波透射過(guò)程中信號(hào)不穩(wěn)定

在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，信號(hào)間斷性或不間斷消失是較為常見(jiàn)的情況，這說(shuō)明了聲波在透射過(guò)程中出現(xiàn)了不穩(wěn)定的情況。經(jīng)過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，聲測(cè)管內(nèi)部如果無(wú)水或者系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定。判斷是否發(fā)生信號(hào)不穩(wěn)定情況的方法是:技術(shù)人員進(jìn)行聲測(cè)管內(nèi)部注水操作，如果無(wú)法接收到波形，就能夠判定系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。

2.2 聲波透射檢測(cè)設(shè)備的故障問(wèn)題

在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)過(guò)程中，一般應(yīng)用換能器檢測(cè)機(jī)械設(shè)備是否存在故障。如果在采樣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)換能器出現(xiàn)了異響，并且沒(méi)有接收到波形信息，則說(shuō)明換能器功能不正常，需要及時(shí)檢修或更換；如仍存在問(wèn)題，就需要對(duì)接收器和換能器進(jìn)行仔細(xì)檢查，以確定發(fā)生故障的確切位置或設(shè)備環(huán)節(jié)。

2.3 聲波透射檢測(cè)中的信號(hào)接收問(wèn)題

信號(hào)接收問(wèn)題主要存在于換能器設(shè)備中。在水下環(huán)境進(jìn)行橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，如果波形出現(xiàn)了異常情況，而設(shè)備沒(méi)有接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)或?qū)嶋H的波形反饋，在設(shè)備運(yùn)行情況下取出聲波管后波形恢復(fù)正常，就說(shuō)明換能器的信號(hào)線存在問(wèn)題或受水環(huán)境的影響較為嚴(yán)重，尤其要注意是否發(fā)生滲水問(wèn)題而影響了聲波透射的效果。

3 聲波透射檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 聲波管的埋設(shè)要點(diǎn)

為了有效提高聲波透射檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用效果，首先要對(duì)聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量進(jìn)行有效控制。橋梁樁基的直徑小于或等于800 mm時(shí)，不少于2根聲測(cè)管，并與樁基中心點(diǎn)成一條直線；直徑800 mm~1 600 mm時(shí)，不少于3根聲測(cè)管，呈等邊三角形擺放；直徑大于1 600 mm時(shí)，不少于4根聲測(cè)管，呈正方形擺放；直徑大于2 500 mm時(shí)，宜適當(dāng)增加預(yù)埋聲測(cè)管數(shù)量。其次，在聲測(cè)管埋設(shè)完成后，還必須用鋼板對(duì)聲測(cè)管底部進(jìn)行焊接處理并控制好焊接工藝和質(zhì)量，防止出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。再者，需要在鋼筋籠內(nèi)部進(jìn)行聲測(cè)管的焊接，確保聲測(cè)管的平行效果。

3.2 聲波透射檢測(cè)過(guò)程中的控制要點(diǎn)

首先，要安裝好扶正器，并對(duì)接收換能器和發(fā)射器進(jìn)行檢查，確保其能夠正常運(yùn)行。其次，對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行各種參數(shù)的合理確定，以確保其準(zhǔn)確、清晰地反映波幅大小。一旦檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不清晰或者存在一些較為異常的情況，就必須要提高監(jiān)測(cè)點(diǎn)的密度，并按照實(shí)際施工需求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

3.3 檢測(cè)要點(diǎn)

首先要對(duì)缺陷程度進(jìn)行判斷，可以使用斜側(cè)掃射或者扇形掃射的方法進(jìn)行確認(rèn)和判斷。如果在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中因聲測(cè)管的傾斜問(wèn)題而影響了整個(gè)檢測(cè)波面數(shù)值，并且偏差較大，就需要利用相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)做出糾偏，其中必須要注意對(duì)聲速變化有序性的觀察和分析，要確保糾偏的可操作性，防止因盲目糾偏而造成不必要的事故或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況?？梢猿浞职l(fā)揮聲波在砂漿當(dāng)中傳播速度較慢的特點(diǎn)進(jìn)行缺陷位置的確定，砂漿較多會(huì)使橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度降低，而此時(shí)檢測(cè)聲波的波速與幅值都會(huì)出現(xiàn)快速降低的現(xiàn)象，可以判斷出橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中存在缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

超聲波檢測(cè)技術(shù)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其應(yīng)用較為便捷，并且具有較高的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)。超聲波的穿透力較強(qiáng)，其波形的傳遞較深，在距離上不會(huì)受到障礙物的限制，能夠準(zhǔn)確地反映出橋梁工程樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況和整個(gè)樁基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度高低，但是該技術(shù)對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高。檢測(cè)人員要能夠依據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)各類檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行合理的布局，尤其要注意聲波管的埋設(shè)和整個(gè)過(guò)程中聲波透射的精準(zhǔn)控制。所以，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員必須要保證超聲波檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和精確性，提高聲波透射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果，確保橋梁工程的施工質(zhì)量。