摘 要：文章從聲波透射法基樁檢測(cè)的基本原理和方法出發(fā)，簡(jiǎn)要探析橋梁樁基檢測(cè)中聲波透射法檢測(cè)的應(yīng)用狀況。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)；聲波透射法；應(yīng)用；橋梁樁基

1 聲波透射法的原理

聲波透射法具有非常高的準(zhǔn)確性，可將樁身缺陷大小以及部位詳細(xì)的找出。而聲波透射法應(yīng)用的重要體現(xiàn)之一是聲波特性，第一，預(yù)埋兩根之上的豎向且平行聲測(cè)管在測(cè)樁柱內(nèi)以當(dāng)作檢測(cè)的通道，利用清水的特性注滿于管中，接著把超聲脈沖發(fā)射換能器和接收換能器放進(jìn)聲測(cè)管中，當(dāng)超聲儀對(duì)發(fā)射換能器作用時(shí)會(huì)有超聲脈沖產(chǎn)生，樁體混凝土?xí)怀暶}沖穿透，從而接收的換能器，儀器將會(huì)對(duì)差聲波的波形進(jìn)行接收并顯示，讀出超聲波穿過(guò)混凝土后頻率、波形以及波幅等對(duì)應(yīng)的值，檢測(cè)是否有缺陷存在樁身是由經(jīng)過(guò)樁身的缺陷會(huì)導(dǎo)致波形或聲參數(shù)發(fā)生變化來(lái)確定。聲波透射法主要的檢測(cè)對(duì)象是聲測(cè)管間混凝土的質(zhì)量，通常不是勻質(zhì)彈黏性材料的混凝土都是由許多材料共同進(jìn)行配制而成，當(dāng)混凝土內(nèi)存在可以查明的較重缺陷的時(shí)候，會(huì)使波在傳播時(shí)產(chǎn)生繞射與散射的情況；依據(jù)超聲波第一次到達(dá)的能量衰減、時(shí)間、頻率變化幅度等特性，可以得出檢測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土密度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

2 樁基檢測(cè)

2.1 檢測(cè)儀器

檢測(cè)儀器采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的超聲波檢測(cè)儀和標(biāo)準(zhǔn)化雙孔式徑向換能器。聲波發(fā)射的脈沖屬于矩形或階躍脈沖比較好，電壓在200-1000V間。

2.2 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作

首先，儀器系統(tǒng)的延遲時(shí)間是用標(biāo)定法進(jìn)行確定。然后，算出聲測(cè)管及耦合水層聲修正的值。再次，測(cè)出樁頂相應(yīng)聲測(cè)管外壁之間的長(zhǎng)度。最后，注滿清水于每個(gè)聲測(cè)管中，對(duì)聲測(cè)管暢通狀況檢查；換能器可在全程范圍自由升降。

2.3 聲波透射法檢測(cè)的方法

依據(jù)樁體中超聲波換能器通道布置方式，把超聲波透射法的基樁檢測(cè)劃分為樁內(nèi)單孔透射法、樁外孔透射法和樁內(nèi)跨孔透射法。雙孔檢測(cè)應(yīng)用最為廣泛。在通常情況下這里不做探討，在比較特殊的情況下可做檢測(cè)使用的一般只有一個(gè)孔道，比如為了方便日后鉆心的檢測(cè)，那么鉆孔取芯后要了解芯樣周圍的混凝土質(zhì)量，此時(shí)可以采用單孔檢測(cè)法，具體方法為在孔中放入換能器，中間用隔聲材料隔開。經(jīng)發(fā)射換能器之后，超聲波會(huì)穿耦合水和孔內(nèi)護(hù)壁混凝土表面，適當(dāng)滑行在混凝土表層一些距離之后，再次通過(guò)耦合水分離到接收換能器，超聲波在孔壁混凝土中傳播的時(shí)候每一方面的聲學(xué)數(shù)據(jù)就可以通過(guò)這種方法檢測(cè)出來(lái)。在運(yùn)用樁內(nèi)單孔透射法時(shí)，首先要把管中干擾排除掉，若孔道設(shè)計(jì)有鋼質(zhì)套管則不可用該法，這是由于超聲波在孔壁混凝土繞行速度受到鋼管的影響。在樁的上部結(jié)構(gòu)施工完整的情況下，可以鉆一個(gè)孔道在樁外部最近的土層里以作該次檢測(cè)通道，檢測(cè)時(shí)在頂部放一個(gè)大功率的平面換能器，沿樁外孔護(hù)壁慢慢把接收換能器放置其中，此時(shí)超聲波自上而下沿混凝傳播，穿透樁孔間每一層土層，經(jīng)過(guò)孔道達(dá)到接收換能器，將透射超聲波聲學(xué)參數(shù)依次給檢測(cè)出，由變化的數(shù)據(jù)對(duì)樁身進(jìn)一步判斷。由于土里的超聲波有減弱快的局限性，這就將可測(cè)樁長(zhǎng)的距離縮減的很短，而且只能判斷斷樁等淺顯層面的問(wèn)題。比較而言，就現(xiàn)在的檢測(cè)方法來(lái)看樁內(nèi)跨孔透射法屬于較全面的檢測(cè)法之一，屬于超聲波透射法檢測(cè)橋梁樁基中最主要的形式，此種方法是在樁內(nèi)埋入不低于兩根聲測(cè)管，在管中注滿清水之后，在管道中把發(fā)射和接收換能器安裝好。在檢測(cè)的時(shí)候，發(fā)射換能器是超聲波的首站，之后將兩管之間的混凝土穿透到接收換能器上，由發(fā)射換能器到接收換能器掃過(guò)的所有部面積是聲波脈沖真正檢測(cè)有效的范圍。對(duì)不同的情況要采用一種或者多種的測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)的采集，由波形的變化情況，對(duì)樁身混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行判斷，并且判斷出樁身混凝土質(zhì)量的好壞，采用跨孔法檢測(cè)時(shí)，由兩個(gè)換能器高程相對(duì)的變化情況，又有交叉斜測(cè)、扇形掃描測(cè)、平測(cè)以及斜測(cè)等一些方式，檢測(cè)時(shí)運(yùn)用要與實(shí)際相符合。

2.4 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)樁身類別的完整性確定時(shí)要結(jié)合到混凝土參數(shù)的臨界值、混凝土聲速的最低限值、自身質(zhì)量可疑點(diǎn)的安全測(cè)試、PSD判據(jù)，并精確算出缺陷的大小和范圍，依據(jù)分類原則相應(yīng)規(guī)定對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)判分析。

2.5 檢測(cè)步驟

一般檢測(cè)的過(guò)程主要有兩步，第一，對(duì)各個(gè)樁基采用水平測(cè)量法進(jìn)行普查，將聲波出現(xiàn)異常的位置找出。第二，采用更加詳細(xì)的測(cè)量法對(duì)聲波出現(xiàn)異常的位置進(jìn)行檢測(cè)，其中更加精準(zhǔn)對(duì)異常范圍進(jìn)行確定的方法就包括斜測(cè)以及扇形測(cè)量等。

3 數(shù)據(jù)的分析和判定

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判定時(shí)，其聲波透射法的分析通常是對(duì)采樣點(diǎn)相關(guān)參數(shù)測(cè)量值分析，然后用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法對(duì)剖面聲速和波幅等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，綜合分析樁剖面的所有參數(shù)，再和PSD值相結(jié)合對(duì)其綜合分析，最后進(jìn)行甄別橋梁樁身的完整性。具體完整性的劃分如表1。

（1）聲波透射法檢測(cè)灌注樁主要是簡(jiǎn)要分析波幅、主頻以及聲速，并且進(jìn)行記錄和檢測(cè)波形。對(duì)其判斷主要是通過(guò)以下幾個(gè)方面：實(shí)測(cè)聲波波形、波速判據(jù)、波幅判據(jù)、主頻判據(jù)以及PSD判據(jù)。（2）主要的根據(jù)對(duì)象是超聲波的幅度和樁身聲速等出現(xiàn)異常達(dá)到的程度，而且還與超聲波發(fā)生波形異常的程度相結(jié)合綜合分析樁身斜測(cè)最后的結(jié)果。（3）由各個(gè)聲測(cè)線完整性的函數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析出各個(gè)檢測(cè)橫截面完整性類別的指數(shù)K。（4）根據(jù)檢測(cè)后的特征和范圍的確定對(duì)樁身完整性的種類進(jìn)行分析并判斷確定。

4 工程概況

某高速公路第五合同段，起訖里程為K5+960～K7+571.525，標(biāo)段長(zhǎng)度為1.57千米。橋梁和路基是其工程的主要內(nèi)容，主線橋梁總共的長(zhǎng)度為700米，橋梁設(shè)計(jì)的基本類型是鉆孔灌注樁。本工程之中，對(duì)橋梁樁基的完整性進(jìn)行檢測(cè)主要是用聲波透射法來(lái)進(jìn)行，并且通過(guò)該法全面了解樁身的具體情況。由于某建設(shè)集團(tuán)有限公司的委托，實(shí)行了基樁無(wú)損檢測(cè)了該標(biāo)段橋。檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)距離樁頂七到八米之間的范圍里，波幅和聲速都沒達(dá)到異常的臨界值，7-8米之間剖面的最低聲速小于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，并且PSD值也比較大。因此可知7-8米之間已有缺陷區(qū)存在，使得結(jié)果是較大PSD值與聲速和波幅的離差系數(shù)。結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告等各方面報(bào)告以及一切可能性的因素，對(duì)其綜合分析可知7-8米樁屬于沙礫夾層交匯的位置，泥漿護(hù)壁不夠是其真正的原因，施工的時(shí)候，在灌注混凝土?xí)r會(huì)有一些水泥砂漿被帶走，從而形成該缺陷。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，聲波投射法越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于各大工程中，結(jié)合該方法自身具有的優(yōu)勢(shì)，對(duì)橋梁基樁的判定、缺陷及常見問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和分析，有快捷、覆蓋面大、定量解釋準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，利用聲幅作為判據(jù)，對(duì)于混凝土的均勻性和連續(xù)性檢測(cè)而言，其聲波透射法屬于最可靠、最直觀的檢測(cè)法。聲波透射法的應(yīng)用?？梢愿梅?wù)于橋梁施工建設(shè)之中，提供技術(shù)以確保提升質(zhì)量以及安全管理。

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