方 銳

（四川金通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司 610000）

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)公路建筑工程得到了快速的發(fā)展，其建筑方式也逐漸發(fā)生了改變?；鶚蹲鳛闃蛄旱幕A(chǔ)，主要起著承載橋身的重量，并將其荷載有效傳遞到下層的土層或者巖層結(jié)構(gòu)，提高橋梁的穩(wěn)定性并緩解橋梁基礎(chǔ)沉降的作用。因而，基樁質(zhì)量的好壞直接影響著整個(gè)橋梁質(zhì)量的好壞及其安全性。然而，由于受到工程地質(zhì)條件、施工人員技術(shù)水平以及施工材料等因素的影響，對(duì)橋梁基樁工程的質(zhì)量很難進(jìn)行有效的控制，縮頸、斷裂以及混凝土離析等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，極容易影響基樁的承載能力，引發(fā)橋梁安全事故的發(fā)生。因此，在日常的施工過(guò)程中，為了保證橋梁基樁的質(zhì)量，一定要做好橋梁基樁的檢測(cè)工作。超聲波檢測(cè)法作為一種具有較高精確度的檢測(cè)方法，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于橋梁基樁的檢測(cè)。因此，本文就超聲波法在橋梁基樁檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行具體的介紹，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供一定的參考。

1 超聲波法的基本原理

超聲波法根據(jù)其傳播方式以及接收方式的不同，可以分為超聲波透射法以及超聲波回波法。超聲波回波法主要適用于較為均勻的材料介質(zhì)，例如金屬材料等，其介質(zhì)基本不會(huì)對(duì)超聲波產(chǎn)生影響或者阻礙；而超聲波透射法對(duì)材料的介質(zhì)沒(méi)有要求，對(duì)于混凝土或者鋼筋非均勻的材料仍然可以進(jìn)行測(cè)定，因而對(duì)于橋梁基樁的檢測(cè)普遍采用超聲波透射法進(jìn)行測(cè)定。

超聲波透射法的基本原理為：首先在基樁的內(nèi)部安裝一定數(shù)量的聲測(cè)管，并在聲測(cè)管內(nèi)部安裝能夠發(fā)射以及接受超聲波的探頭，將聲測(cè)管內(nèi)灌滿清水作為耦合劑。通過(guò)探頭發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò)需要檢測(cè)的基樁后，接收器會(huì)將接收到的超聲波脈沖信號(hào)顯示出來(lái)，相關(guān)檢測(cè)人員可以通過(guò)超聲波脈沖信號(hào)時(shí)間的長(zhǎng)短、頻率、波動(dòng)幅度的大小以及形狀頻譜等數(shù)據(jù)對(duì)基樁混凝土的充實(shí)情況、以及離析、蜂窩等的具體位置進(jìn)行確定，進(jìn)而判斷橋梁基樁的總體強(qiáng)度以及均勻性[1]。

2 超聲波透射法的類型

根據(jù)發(fā)射與接收設(shè)備的高度以及轉(zhuǎn)換程度的不同，可以將聲波透射法分為平測(cè)法、斜測(cè)法以及扇形掃測(cè)法三種。在橋梁基樁檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛的是平測(cè)法以及斜測(cè)法。

2.1 平測(cè)法

平測(cè)法的發(fā)射器以及接收換能器始終在同一標(biāo)高上，因而平測(cè)法可以確定基樁垂直方向上缺陷的大小以及嚴(yán)重程度，對(duì)水平方向上缺陷的部位不能進(jìn)行確定。因而，平測(cè)法水平方向的缺陷需要通過(guò)斜測(cè)法來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)。

2.2 斜測(cè)法

斜測(cè)法在對(duì)基樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其發(fā)射器以及接收換能器不在同一個(gè)標(biāo)高上，而是采取一個(gè)固定的高程差對(duì)剖面進(jìn)行。高程差越大，其所測(cè)得的基樁水平方向上的缺陷就越精確，但是如果高程差過(guò)大，測(cè)試信號(hào)就更容易被其他信號(hào)所干擾，從而對(duì)其測(cè)量結(jié)果造成影響。因而，采用斜測(cè)法進(jìn)行基樁的測(cè)量時(shí)，需要結(jié)合具體的實(shí)際情況選擇合適的高程差，從而得到最為精確的檢測(cè)結(jié)果。

2.3 扇形掃測(cè)法

扇形掃測(cè)法對(duì)基樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一個(gè)換能器固定在某一個(gè)高程不動(dòng)，而另一個(gè)換能器進(jìn)行逐點(diǎn)移動(dòng)。由于各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的測(cè)距均不相同，使得其測(cè)線呈扇形分布。當(dāng)樁頂或者樁底等無(wú)法進(jìn)行斜側(cè)法的部位，或者為了減少換能器的升降次數(shù)，對(duì)可疑點(diǎn)的異常情況進(jìn)行核實(shí)并確定其縱向范圍時(shí)主要采用扇形掃測(cè)法進(jìn)行測(cè)量。

3 超聲波法檢測(cè)流程

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 預(yù)埋聲測(cè)管

對(duì)于直徑小于等于1.5m的基樁，一般應(yīng)埋設(shè)三根聲測(cè)管，而對(duì)于直徑大于1.5m的基樁，一般需要埋設(shè)四根聲測(cè)管。聲測(cè)管應(yīng)盡量選擇金屬管，管與管之間應(yīng)采用螺紋進(jìn)行連接。此外，聲測(cè)管的內(nèi)徑應(yīng)比換能器的外徑大1.5cm以上。

3.1.2 儀器設(shè)備的檢查

在對(duì)基樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)之前，應(yīng)首先對(duì)聲波測(cè)試儀、換能器以及顯示系統(tǒng)等各個(gè)檢驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，確保其通電后能夠正常使用。此外，還應(yīng)對(duì)檢測(cè)過(guò)程中的延遲時(shí)間以及聲時(shí)修正值進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。

3.2 檢測(cè)流程

首先將發(fā)生以及接受換能器置于聲測(cè)管中并確保其能夠進(jìn)行正常的升降。接著對(duì)檢測(cè)儀器的具體參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證接受信號(hào)的較高信噪比。將發(fā)射以及接受換能器設(shè)置在同一標(biāo)高或者固定高程差后，即可從聲測(cè)管的底部自下而上的對(duì)超聲波的波幅以及接受波的頻率等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)每組聲測(cè)管檢測(cè)結(jié)束后，應(yīng)隨機(jī)抽取10%-20%進(jìn)行重復(fù)性的測(cè)試，盡可能將聲時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差控制在5%以內(nèi)，波幅相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差控制在 10%以內(nèi)。如果聲時(shí)或者波幅存在明顯的異常應(yīng)進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試[2]。

3.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理主要包括分別基于聲時(shí)、波幅以及聲時(shí)-深度曲線的三種數(shù)據(jù)分析方法。

3.3.1 基于聲時(shí)的數(shù)據(jù)分析

通過(guò)平均值與聲時(shí) 2倍標(biāo)準(zhǔn)差二者之間的臨界值來(lái)判定樁身是否存在缺陷。如果某已測(cè)試點(diǎn)的值大于總和的臨界值，那么可以確定這一測(cè)試點(diǎn)存在缺陷。

3.3.2 基于波幅的數(shù)據(jù)分析

波幅是最能夠反應(yīng)基樁質(zhì)量的參數(shù)。根據(jù)接收到的超聲波信號(hào)波幅平均值的二分之一就能夠判斷樁身是否存在缺陷以及其缺陷程度。如果某個(gè)測(cè)試點(diǎn)其測(cè)定值大于所有測(cè)定值之和的二分之一，即可確定此測(cè)試點(diǎn)處存在缺陷。

3.3.3 基于聲時(shí)-深度曲線的數(shù)據(jù)分析

基于省時(shí)-深度曲線的數(shù)據(jù)分析也成PSD法。通過(guò)選取聲時(shí)-深度曲線相鄰測(cè)點(diǎn)的斜率與兩點(diǎn)聲時(shí)差值的乘積做為臨界值。如果某一測(cè)點(diǎn)的PSD值大于斷樁處或者全斷面處的臨界PSD值，則可以確定此測(cè)試點(diǎn)存在斷樁。

4 超聲波法的優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)缺陷

4.1 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

做為一種橋梁基樁完整性檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方法，超聲波法其檢測(cè)儀器較為輕便，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度較高，而且測(cè)量時(shí)間短，已經(jīng)被廣泛用于基樁完整性的測(cè)量。

4.2 技術(shù)缺陷

首先，超聲波法的檢測(cè)過(guò)程需要預(yù)埋聲測(cè)管，預(yù)埋聲測(cè)管不僅較為復(fù)雜，而且其預(yù)埋位置等對(duì)測(cè)試結(jié)果具有很大的影響。其次，樁身混凝土的齡期對(duì)聲測(cè)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生較大的影響；此外，超聲波法只能確定聲測(cè)管之間混凝土的缺陷情況，對(duì)于樁中心的較小缺陷、莊周的局部縮頸以及擴(kuò)頸等缺陷并不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)[3]。

5 超聲波法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)

5.1 聲測(cè)管安裝

首先，施工單位應(yīng)采用管壁厚度大于3mm，內(nèi)徑為43-60mm的鋼管作為聲測(cè)管，在聲測(cè)管的安裝、施工過(guò)程中，應(yīng)做好對(duì)聲測(cè)管的保護(hù)從而防止聲測(cè)管變形造成的影響；另外，在檢測(cè)工作開(kāi)始之前應(yīng)對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行探測(cè)，對(duì)于堵管現(xiàn)象要及時(shí)進(jìn)行疏通從而防止聲測(cè)管堵塞對(duì)檢測(cè)儀器以及測(cè)量結(jié)果造成的影響；此外，聲測(cè)管要采用平行方式進(jìn)行安裝，要確保聲測(cè)管連接、固定牢固，如果出現(xiàn)斜管，一定要對(duì)斜管數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而避免影響測(cè)量結(jié)果。

5.2 基樁齡期

在進(jìn)行超聲波法測(cè)量時(shí)，要確?；鶚兜凝g期大于14天，從而防止樁身齡期對(duì)接受信號(hào)造成的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

超聲波法作為橋梁基樁檢測(cè)的一種常用的無(wú)損檢測(cè)方法，不僅技術(shù)成熟可靠，而且操作方便，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度較高。相關(guān)技術(shù)人員在利用超聲波法進(jìn)行基樁檢測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)程，避免操作不當(dāng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的影響，確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而為我國(guó)橋梁基樁的施工質(zhì)量提供一個(gè)科學(xué)的評(píng)判依據(jù)。

[1]王光平.關(guān)于超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].江西建材,2014,(13):147.

[2]陳王劍.超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].黑龍江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]宋飛楊.超聲波檢測(cè)橋梁樁基探討[J].江西建材,2015,(10):134-135.

[4]鄔萬(wàn)楓.超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].建筑工程,2016,(1):158-159.