簡(jiǎn)述超聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

郭彥飛

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)廈門(mén)宏業(yè)有限公司， 福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

對(duì)基樁進(jìn)行完整性無(wú)損測(cè)試，是保證后續(xù)工作可以順利進(jìn)行的前提，我國(guó)大部分工程中均采用超聲波透射法，進(jìn)行基樁無(wú)損完整檢測(cè)，通過(guò)超聲波透射技術(shù)更精確、直觀的了解樁身結(jié)構(gòu)存在的不合理之處，以便施工人員能夠針對(duì)性進(jìn)行故障排查、故障維修等工作。在我國(guó)現(xiàn)代化高速發(fā)展過(guò)程中，交通基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)成為推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證，公路工程已經(jīng)成為推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證，所以公路工程項(xiàng)目在此背景下變得異常關(guān)鍵，超聲波透射法在公路工程基礎(chǔ)檢測(cè)方面具有極大的價(jià)值，以下將細(xì)致分析超聲波透射法在基樁檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 超聲波透射法工作原理概述

超聲波透射法應(yīng)用于樁基在0.8 米以上的混凝土灌注樁，對(duì)其進(jìn)行無(wú)損完整性測(cè)定。在超聲波透射法應(yīng)用期間，憑借發(fā)射換能器向外發(fā)送連續(xù)脈沖信號(hào)，同時(shí)聲測(cè)管內(nèi)傳送耦合劑，經(jīng)過(guò)樁身到達(dá)基樁接頭位置，完成對(duì)基樁進(jìn)行完整無(wú)損檢測(cè)，考慮超聲波其橫波以及表面部無(wú)法在液體或空氣中傳播，為此需要將超聲波進(jìn)行能量分解，拆分為分量以及縱波，并通過(guò)發(fā)射換能器，完成聲波信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換工作。

通過(guò)信號(hào)掌握基樁整體情況，發(fā)現(xiàn)物理力學(xué)與介質(zhì)聲學(xué)間存在著一定的聯(lián)系，這在費(fèi)馬定理中曾經(jīng)有所提及，這個(gè)發(fā)現(xiàn)是混凝土基樁檢測(cè)期間，使用超聲波的基礎(chǔ)，對(duì)混凝土進(jìn)行完整性檢測(cè)，需要考慮不同材料對(duì)聲波傳送起到的影響通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)超聲波應(yīng)用于混凝土中，可以完成特定區(qū)域內(nèi)聲波信息的傳送，考慮施工環(huán)境復(fù)雜，為了提升施工的便捷性，確保各項(xiàng)工作可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，保質(zhì)保量的移交工程，采用聲波測(cè)定混凝土基樁完整性，已成為大部分工程作業(yè)的首選。

2 超聲波透射法影響因素分析

以下將以山東省某高速公路擴(kuò)建工程為例，分析超聲波透射法應(yīng)用期間存在的問(wèn)題，該路線總長(zhǎng)18457km，橋梁基礎(chǔ)采用混凝土鉆孔灌注樁，有39根樁基，該混凝土鉆孔灌注樁樁徑為1000mm,樁長(zhǎng)27m,設(shè)計(jì)強(qiáng)度是C25。

使用超聲波測(cè)量混凝土基樁對(duì)樁內(nèi)進(jìn)行完整性檢測(cè)，掌握混凝土灌注情況，并通過(guò)樁內(nèi)測(cè)距超聲波傳遞反饋的信息，判定施工灌注質(zhì)量使用超聲波透射法檢查基樁作業(yè)情況，需要參與工作的技術(shù)人員掌握影響聲波的因素，這樣才可以確保超聲波透射法應(yīng)用于混凝土樁身檢查期間，不會(huì)因?yàn)橥庠谝蛩氐慕槿?，致使檢測(cè)結(jié)果，無(wú)法反映真實(shí)情況，影響工程質(zhì)量管理以及進(jìn)度管理。

檢查混凝土樁身時(shí)，需要掌握超聲波透射法工作要點(diǎn)，還需要考慮到測(cè)試路徑距離不同也會(huì)對(duì)超聲檢測(cè)基樁灌注情況造成一定的影響，測(cè)量樁頂側(cè)管外壁掌握兩個(gè)管路間混凝土間距，同時(shí)還應(yīng)該考慮測(cè)量面、兩管間距與預(yù)制鋼筋籠兩管距離。進(jìn)行鋼筋籠作業(yè)期間，很難保證長(zhǎng)樁工程尺寸，所以在預(yù)制鋼筋籠環(huán)節(jié)中，會(huì)對(duì)方法進(jìn)行適當(dāng)變動(dòng)，采用焊接順直的方式，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管具測(cè)量，明確管路各項(xiàng)尺寸，如果管路路徑測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)，將會(huì)嚴(yán)重影響到超聲波參數(shù)測(cè)量結(jié)果。

使用超聲波透射法測(cè)量樁身質(zhì)量時(shí)，需要在聲測(cè)管中注入清水，在聲測(cè)管內(nèi)投放清水相當(dāng)于耦合劑，但是從工程案例調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分施工人員在樁基超聲波透射檢測(cè)期間，在管內(nèi)投放污水，如果在管內(nèi)投放污水，在一段時(shí)間后，由于泥水內(nèi)雜質(zhì)重力較大發(fā)生沉淀，致使超聲波透射法測(cè)量管內(nèi)信息得出的數(shù)值與實(shí)際情況并不相符，這樣便會(huì)因?yàn)閭鞑バ盘?hào)搜集數(shù)據(jù)并不全面，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果無(wú)法反應(yīng)樁身實(shí)際情況，也無(wú)法憑借超聲波測(cè)試結(jié)果，判斷基樁完整性，這在本期工程中體現(xiàn)非常明顯。為了確認(rèn)污水無(wú)法作用于樁基管道質(zhì)量檢測(cè)，以污水作為耦合劑參與工程，并將超聲波測(cè)試結(jié)果與以清水作為耦合劑的樁身檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)兩者存在較大的差距是因?yàn)轳詈蟿┻x用不到位，使得超聲波檢測(cè)結(jié)果難以反映真實(shí)情況。

除了測(cè)試路徑距離后，耦合劑也會(huì)對(duì)超聲波樁基檢測(cè)造成影響，在本期工程中發(fā)現(xiàn)樁基鋼筋、泥漿護(hù)壁灌注樁泥漿比重過(guò)大、灌注樁樁底沉渣、樁底聲測(cè)管彎曲，這些情況都會(huì)使超聲波作用于樁基完整性檢測(cè)時(shí)，難以確保傳遞的信號(hào)能夠反映出樁身真實(shí)情況，從而使工作人員難以了解樁基施工水平以及施工期間存在的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于后期防治工作會(huì)造成極大的影響。

3 超聲波透射法應(yīng)用分析

3.1 樁內(nèi)單孔透射法

進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，留出一條孔道進(jìn)行超聲波檢測(cè)，在樁內(nèi)單孔透射鉆進(jìn)取樣完成后進(jìn)行，掌握樁基周?chē)炷敛荚O(shè)情況，并需要將換能器放置于孔內(nèi)，通過(guò)換能器完成樁身孔內(nèi)部檢測(cè)，鉆心檢測(cè)是樁內(nèi)單口收集管理信息的良好方式。

3.2 樁外孔的透射法

樁外孔透射應(yīng)用期間，需要在樁基上部位置進(jìn)行，完成施工后掌握樁內(nèi)是否留有側(cè)管，同時(shí)還應(yīng)該完成鉆孔換能檢測(cè)，并對(duì)樁身外側(cè)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，在樁身前端放置平面換能器，明確樁身工作參數(shù)測(cè)定依據(jù)，通過(guò)超聲波判斷樁身灌注作業(yè)情況。

進(jìn)行樁身質(zhì)量判定期間，掌握超聲波在土層中聲波衰減速率，并對(duì)速率進(jìn)行分析。另外，樁外孔透射應(yīng)用于短樁，可以獲得良好的工作效果，通過(guò)超聲波反饋的信息，判斷樁基是否存在夾層、斷樁等問(wèn)題，并能在此基礎(chǔ)上及時(shí)開(kāi)展補(bǔ)救措施，防止樁基存在質(zhì)量問(wèn)題，并在后期出現(xiàn)大量返工情況，這樣不僅會(huì)耽誤工程進(jìn)度，還會(huì)增加施工成本。

3.3 樁內(nèi)跨孔透射法

樁內(nèi)跨孔透射法是橋梁工程常用的方法之一，在樁內(nèi)瓶中放置兩根以上的聲測(cè)管，并且需要在基樁裝滿清水，將接收以及發(fā)射的換能器放進(jìn)預(yù)先在瓶?jī)?nèi)樁身的聲測(cè)管內(nèi)，使用樁內(nèi)跨孔透射法可以利用兩根聲測(cè)管發(fā)出的信號(hào)完成樁基質(zhì)量監(jiān)測(cè)，掌握樁基質(zhì)量情況。

4 聲測(cè)管理系統(tǒng)和選材

4.1 聲測(cè)管的選擇

聲測(cè)管的選擇需要考慮到樁基所在環(huán)境，還需要保證聲測(cè)管滿足檢測(cè)工藝要求，聲測(cè)管材料選擇要求極高，如果聲測(cè)管材料選擇不合理，將會(huì)導(dǎo)致超聲波檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的出入，無(wú)法完成后期作業(yè)。

選擇聲測(cè)管材料時(shí)，需要了解機(jī)械強(qiáng)度范圍掌握聲測(cè)管與混凝土間的貼合情況，防止兩者存在間隙，還應(yīng)該保證灌注樁混凝土具有良好的強(qiáng)度，不會(huì)在作用期間因外力的作用發(fā)生變形，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量，保證灌注樁混凝土擁有良好的粘結(jié)能力，確保聲測(cè)管具備良好的粘結(jié)性，保障聲測(cè)管可以與混凝土緊密貼合。

另外，選擇聲測(cè)管期間，還需要從工藝要求等層面，考慮國(guó)內(nèi)的聲測(cè)管側(cè)壁的規(guī)定要求，應(yīng)該本著節(jié)能綠色的理念，盡量選擇環(huán)保型施工材料，并保證管壁能夠承受混凝土帶來(lái)的負(fù)荷，并在此前提下盡量選擇管壁較薄的聲測(cè)管，這樣可以在一定程度上，提升超聲波在管壁內(nèi)傳輸信號(hào)的效果。

4.2 聲測(cè)管的埋置

聲測(cè)管預(yù)埋是樁基礎(chǔ)檢測(cè)中非常關(guān)鍵的內(nèi)容，需要根據(jù)工作要求確定聲測(cè)管預(yù)埋位置，還應(yīng)該掌握聲測(cè)管使用的材料在裝基礎(chǔ)檢測(cè)時(shí)，多采用PVC材質(zhì)的聲測(cè)管，這是因?yàn)槠湓诔暡▊鬟f信號(hào)的過(guò)程中，通過(guò)樁基捆扎提升樁基整體穩(wěn)定性。另外，聲測(cè)管預(yù)埋工作需要考慮超聲波，對(duì)基樁樁身完整度檢測(cè)的需要，在前期明確聲測(cè)管預(yù)埋方式以及選型要點(diǎn)，并需要根據(jù)聲波傳送信息，構(gòu)建關(guān)系曲線，作為判斷樁基完整性的依據(jù)。

在聲測(cè)管預(yù)埋期間，還需要明確影響建筑樁身業(yè)超聲波檢測(cè)結(jié)果的外在因素，為了保證樁基自身性質(zhì)不會(huì)受到地下水等因素的影響，需要通過(guò)彈性模量參數(shù)，分析樁基自身強(qiáng)度，還應(yīng)該將聲波傳送的信息與樁基強(qiáng)度進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，使用模糊分析的方式，作為判斷樁基樁身完整度的憑據(jù)，通過(guò)模糊綜合整理分析結(jié)果，構(gòu)建分析模型并收集樁基質(zhì)量波動(dòng)參數(shù)，構(gòu)建樁基質(zhì)量圖譜，完成監(jiān)測(cè)工作。

4.3 聲測(cè)管的安裝

聲測(cè)管安裝在生側(cè)轉(zhuǎn)型以及聲測(cè)管預(yù)埋后，進(jìn)行聲測(cè)管安裝是否緊實(shí)牢固，將會(huì)直接影響后續(xù)工作表現(xiàn)。進(jìn)行聲測(cè)管安裝作業(yè)期間，還需要了解不同材質(zhì)的聲測(cè)管，其質(zhì)量是否滿足工程標(biāo)準(zhǔn)以及固定要求，需要觀察聲測(cè)管是否與鋼筋籠內(nèi)壁貼合，還應(yīng)該了解聲測(cè)管固定方式，是否正確。在聲測(cè)管安裝過(guò)程中，還應(yīng)該采用焊接的方式，這樣能在極大程度上，提升聲測(cè)管穩(wěn)定性，對(duì)于不同材質(zhì)的聲測(cè)管固定方法有所不同，PVC 材質(zhì)的聲測(cè)管，將其捆綁在架立筋上。而鋼制聲測(cè)管采用焊接方式，將其與鋼筋焊接在一起。

5 結(jié)語(yǔ)

基樁樁身質(zhì)量監(jiān)測(cè)直接影響到工程作業(yè)效果，超聲波透射法作為檢測(cè)樁身完整性的常用方式，在實(shí)際應(yīng)用中具有直觀、無(wú)損的優(yōu)勢(shì)，由于其突出優(yōu)勢(shì)所以在橋梁工程中應(yīng)用極廣，為了發(fā)揮超聲波透射法職能作用，掌握混凝土樁身質(zhì)量情況，不僅需要掌握技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，還應(yīng)該了解影響技術(shù)應(yīng)用的外在因素，并及時(shí)解決樁身結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問(wèn)題，確保工程作業(yè)按照預(yù)期計(jì)劃進(jìn)行。