聲波透射法結(jié)合鉆芯法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用

張洋

摘要：本文結(jié)合建筑工程實(shí)例，對聲波透射法與透射法進(jìn)行對比，總結(jié)兩種方法內(nèi)部存在的缺陷，提出全新的優(yōu)化辦法，進(jìn)一步提高建筑工程整體質(zhì)量，最大程度上減少檢測過程中的失誤、漏判等問題，提高建筑檢測的標(biāo)準(zhǔn)性，以此來滿足橋梁樁基要求。

關(guān)鍵詞：聲波透射法;鉆芯法;橋梁;樁基檢測

一、聲波透射法基本原理

聲波透射法是利用物質(zhì)之間的聲波發(fā)射差異性原理，對橋梁樁基發(fā)射一定的彈射頻率，分析其中的接收信號與回彈信號，確定巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)之間是否存在缺陷的檢測方法。若橋梁樁基存在夾層或斷裂問題，聲波回彈將會逐漸衰減或產(chǎn)生異響，聲波回彈時間也會增加，波速也會減少，波形產(chǎn)生“畸形變化”。利用特殊儀器采集回彈聲波變化，可以針對混凝土基樁內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行分析，判斷橋梁樁基內(nèi)部存在的缺陷信息，保障后續(xù)工作能夠正常開展。

二、鉆芯法的基本原理

鉆芯法的應(yīng)用方法相較于聲波透射法而言更加復(fù)雜，但是得到的結(jié)果則更為精準(zhǔn)，該方法使用液壓高速鉆機(jī)對某一位置進(jìn)行“取證”，分析橋梁樁基存在的問題，并搭配水、孔口管、扶正器、采集器、擴(kuò)孔器對鉆心中間進(jìn)行取土，檢測混凝土灌注樁的樁長、強(qiáng)度、厚度與完整性。在一般情況下，建筑團(tuán)隊(duì)若利用聲波透射法發(fā)現(xiàn)橋梁樁基存在問題后，則需要利用鉆芯法進(jìn)行確定，進(jìn)一步確定橋梁樁基存在的問題。

三、各類操作實(shí)例

實(shí)例1

筆者曾經(jīng)參加過宜賓橫樓大橋建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目的地質(zhì)情況是從上至下都為0～5m的地表土，5～10米都為粉質(zhì)黏土，10～22米都為泥巖，機(jī)械旋挖樁基直徑為3000mm，其中一個名稱為028#的樁基在使用聲波透射法檢測時，發(fā)現(xiàn)其中存在一定的問題。該橋梁樁基自身混凝土強(qiáng)度為C30，設(shè)計(jì)要求其持力層為微風(fēng)化泥層，施工規(guī)范要求需要掩埋4根聲測管，聲波檢測該橋梁樁基中的左右、上下四個剖面底部都存在異?；仨懀罱K利用鉆芯法驗(yàn)證，橋梁樁基底部存在7.70～8.70米的混凝土凝結(jié)不良問題發(fā)生，為此，建筑團(tuán)隊(duì)采用構(gòu)建法，對問題位置進(jìn)行適當(dāng)修復(fù)。

實(shí)例2

筆者曾經(jīng)參與過安邊-水富鐵路大橋項(xiàng)目建設(shè)檢測工作，該項(xiàng)目地質(zhì)情況為0～4米地表土，4～10米的黃土層，10～15米泥巖，在設(shè)計(jì)階段將橋梁樁基直徑設(shè)為5000mm，并根據(jù)當(dāng)?shù)卣?，將混凝土?qiáng)度調(diào)高至C30標(biāo)準(zhǔn)左右，而建設(shè)要求是樁底持力層要到達(dá)到中風(fēng)化泥巖，提前預(yù)鋪2根聲測管，聲波檢測過程中發(fā)現(xiàn)樁基底部出現(xiàn)8.5～11.0m波幅的波動異常，因此，檢測人員采用鉆芯法對橋梁樁基進(jìn)行取樣，對其質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)、合理的控制。

四、聲波透射法結(jié)合鉆芯法在橋梁樁基檢測中的實(shí)際操作方法

（一）鉆芯法的實(shí)際操作方法

在使用聲波透射法時，往往需要預(yù)埋直徑不小于200mm，厚度高于4mm左右的鋼管，使其能夠與基樁底部相互持平1～2m的位置，而且需要對預(yù)埋管進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆忾]，在上端頂部加設(shè)頂蓋，避免管腔內(nèi)部出現(xiàn)異物，而且在預(yù)埋管要高于橋梁樁基1～2米左右，嚴(yán)禁工作人員對預(yù)埋鋼管進(jìn)行破壞或使用，采用科學(xué)、合理的方式對其進(jìn)行固定，使其能夠接受流水長時間的沖擊。由于橋梁建筑環(huán)境十分復(fù)雜，且不能進(jìn)行大面積干燥施工，而預(yù)埋管的鉆具就可以達(dá)到2m以上，更有甚者可以到達(dá)5m，而預(yù)埋管必須與橋梁樁基必須保持垂直，若預(yù)埋出現(xiàn)不垂直問題，聲波探測將無法達(dá)到指定位置。為了避免這種問題的發(fā)生，橋梁建筑施工團(tuán)隊(duì)需要石永紅鋼筋籠或移動式墊塊，對預(yù)埋管進(jìn)行焊接固定，進(jìn)而保障預(yù)埋管件的基本狀態(tài)。在完成預(yù)埋管后，鉆芯法的起鉆點(diǎn)將會變成預(yù)埋管的底部，可以就相關(guān)缺陷進(jìn)行科學(xué)、合理的驗(yàn)證，最終驗(yàn)證、取樣結(jié)果更加精準(zhǔn)，避免鉆芯法取樣結(jié)果與聲波檢測法最終結(jié)果相差過大，有效針對橋梁樁底沉渣與持力層缺乏穩(wěn)定、真實(shí)數(shù)據(jù)的情況。值得注意的是，針對長度較大樁基（超過20m） ，在鉆芯法施工過程中難免會出現(xiàn)偏差問題，而部分液壓鉆頭也無法突破持力層，這時測試人員要根據(jù)實(shí)際狀況對測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，而最不利的情況可以將相關(guān)測試數(shù)值提高15%，若測試出的數(shù)據(jù)與實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不想持平，那么液壓鉆頭應(yīng)該操出預(yù)定的范圍。針對這種問題，橋梁樁基測試團(tuán)隊(duì)需要重新采購高強(qiáng)度鉆頭，并對預(yù)埋管狀態(tài)進(jìn)行檢測，在完成初步判斷后，再次進(jìn)行測試檢驗(yàn)。橋梁建設(shè)建筑團(tuán)隊(duì)管理人員在開展建筑施工項(xiàng)目之前，就應(yīng)該對橋梁樁基測試工作有所準(zhǔn)備，做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，并與測試人員提前完成技術(shù)交底工作，促使基層施工人員能夠重視相關(guān)工作，使其能夠完成預(yù)期準(zhǔn)備工作。

（二）聲波透射法的實(shí)際操作方法

聲波透射法與雷達(dá)聲吶原理基本一致，采用高頻率超聲波發(fā)射器，對橋梁樁基進(jìn)行脈沖沖擊，并對發(fā)射聲波進(jìn)行收集處理。若橋梁樁基不存在組斷面或破損面，那么超聲波將會反射折透性聲波，而回聲波段也會逐漸減弱。但是橋梁樁基內(nèi)部出現(xiàn)建筑缺陷或孔洞、斷層、蜂窩等問題，則聲波會發(fā)生散射現(xiàn)象，而檢測人員則可以根據(jù)聲波的表現(xiàn)對橋梁樁基狀態(tài)進(jìn)行分析，得出理想化的問題分析結(jié)果。而隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，很多軍用設(shè)備逐漸民用化，部分先進(jìn)的聲透設(shè)備完全可以根據(jù)回聲捕捉形成3D圖像，讓工作人員能夠?qū)ο嚓P(guān)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致分析，通過聲波就可以達(dá)到理想的檢測效果，但是適用于橋梁的環(huán)境問題，水流會在很大程度上沖擊聲波回聲，因此，檢測人員需要跟隨建筑團(tuán)隊(duì)在施工過程中預(yù)埋聲測管，并將兩個聲測管為一組，一個專門放出聲音、另一個專門接收聲音，降低流水對于聲音的稀釋作用。聲波透射法的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：其一，聲波投射具有較高的準(zhǔn)確性，可以對橋梁樁基進(jìn)行系統(tǒng)的檢測，在很大程度上能對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測試。而這些優(yōu)點(diǎn)與聲音自身特點(diǎn)有著直接的關(guān)系，為了能夠達(dá)到理想的測試結(jié)果，測試人員要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，以此來達(dá)到理想的測試效果。其二，聲波透射法使用成本較低，測試結(jié)果迅速。根據(jù)筆者多年參與橋梁樁基測試經(jīng)驗(yàn)來看，在完成準(zhǔn)備工作后，測試人員首次使用聲波投射方法時間可以控制30分鐘到45分鐘左右可以得到第一批數(shù)據(jù)，若繼續(xù)測試那么測試時間可能會逐步縮短，數(shù)據(jù)平均值也會趨于平衡，而相較于聲波投射方法相比鉆芯法則需要2

～3天時間完成首次檢測工作。而聲波透射法的缺點(diǎn)也較為明顯：其一，聲測管容易發(fā)生堵塞問題，難以對橋梁樁基底部進(jìn)行沉渣與持力層進(jìn)行檢測。在聲波投射法時需要進(jìn)行聲測管鋪設(shè)工作，而聲測管必須要保證干凈整潔，無堵塞，而這對于河流區(qū)域管路鋪設(shè)較為困難，而鉆芯法鋪設(shè)的預(yù)埋管即使有一定的堵塞，在取樣時也可以處理，而聲波投射法則不行。其二，河流區(qū)域地下情況十分復(fù)雜，且由于建筑施工人員的干涉，導(dǎo)致聲波透射法最終結(jié)果可能存在偏差問題。河流區(qū)域與陸地區(qū)域有著較大的差異性在于河流區(qū)域表土層，而到達(dá)凝土層情況將會變得相對穩(wěn)定。但是在很多情況下，測試過程無法進(jìn)行控制，聲波透射法也會受到一定程度的影響。

結(jié)束語：

總而言之，無論是鉆芯法或是聲波透射法，都是橋梁建設(shè)過程中，檢測樁基的有效方法，二者之間可以相互彌補(bǔ)、相互補(bǔ)充，打破傳統(tǒng)樁基單項(xiàng)檢測方式，讓檢測結(jié)果更具科學(xué)性與合理性，保障建筑橋梁整體質(zhì)量能夠符合人民群眾的實(shí)際使用需求。同時，建筑施工團(tuán)隊(duì)在使用聲波投射方與鉆芯法時，一定要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，創(chuàng)造良好的橋梁樁基測試條件。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉歡.聲波透射法與鉆芯法在樁基檢測中的應(yīng)用[J].交通世界，2020，No.550（28）：126-127.

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