劉燕軍

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162）

1 引言

樁基作為整個(gè)建筑工程中的重要施工內(nèi)容，關(guān)系到后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量和進(jìn)度。利用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)對(duì)建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，能夠在結(jié)合不同建筑施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑樁基中各種安全隱患和質(zhì)量問(wèn)題的檢測(cè)，從而確保建筑工程的實(shí)際施工質(zhì)量。

2 超聲波透射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理

灌注樁和預(yù)制樁是當(dāng)前樁基施工兩種最主要的形式，其中，由于灌注樁在實(shí)際施工中具有承載力大、施工簡(jiǎn)單以及造價(jià)成本低等優(yōu)勢(shì)，因而逐漸成為大部分建筑工程最常用的樁基施工技術(shù)。在建筑工程的施工過(guò)程中，樁基施工的成本占據(jù)整個(gè)建筑工程造價(jià)成本的30%，對(duì)樁基的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，不僅能夠確保整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，還能對(duì)控制建筑工程的建設(shè)成本起到一定的作用[1]。

超聲波透射檢測(cè)技術(shù)是一種較為先進(jìn)的樁基檢測(cè)技術(shù)。在應(yīng)用超聲波透射法對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)接收到的超聲波波速、波幅、波形以及主頻率等方面的變化，就能夠?qū)痘鶅?nèi)部存在的缺陷性質(zhì)、位置以及大小等進(jìn)行判斷[2]。聲速是超聲波透射法應(yīng)用到的首要檢測(cè)參數(shù)，由于聲速本身具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會(huì)受到一些非缺陷因素的影響，因而能夠用來(lái)判斷混凝土的質(zhì)量情況。相比較于聲速來(lái)說(shuō)，波幅具有更高的敏感度，聲波傳遞到缺陷部位時(shí)，波幅所產(chǎn)生的變化非常明顯，但由于波幅本身很容易受到儀器性能以及測(cè)距等方面的影響，因而在應(yīng)用超聲波透射法的過(guò)程中，對(duì)于混凝土強(qiáng)度的判定往往需要依靠聲速和波幅2 個(gè)參數(shù)同時(shí)作為參考。波形是超聲波透射法中應(yīng)用的參考圖像，檢測(cè)到缺陷部位時(shí)，波形的變化較為明顯，但由于其也會(huì)受到非缺陷因素的影響，因而不能夠單獨(dú)對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)。主頻在檢測(cè)到樁基缺陷時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出衰減的趨勢(shì)，這一參數(shù)往往只能間接地反映混凝土的質(zhì)量，因而也難以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)樁基的檢測(cè)。因而在對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要結(jié)合波速、波幅、波形和主頻率4 個(gè)方面來(lái)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合的考慮，才能夠得到更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

利用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)建筑樁基的施工質(zhì)量，主要是針對(duì)灌注樁的樁身混凝土質(zhì)量，當(dāng)樁身混凝土的質(zhì)量存在缺陷時(shí)，超聲波的波速、波幅以及波形等參數(shù)都會(huì)發(fā)生一定的變化，因而能夠明確判斷出建筑樁基存在的質(zhì)量問(wèn)題。

3 應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性

超聲波透射方法能夠利用聲波的有效傳輸來(lái)滿足人們對(duì)信息的傳遞和反饋需要。將超聲波透射方法應(yīng)用到建筑樁基檢測(cè)工作中，能夠在了解建筑樁基材料本身性能以及堅(jiān)韌程度等方面內(nèi)容的前提下，借助聲波本身具有的高頻率和高速度等特點(diǎn)，對(duì)材料的性能和效果進(jìn)行真實(shí)的反映。在應(yīng)用這種技術(shù)對(duì)建筑樁基進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，不僅能對(duì)建筑本身的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，還能更加準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁基存在問(wèn)題的具體部位。因而從這一方面來(lái)說(shuō)，應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)能夠有效對(duì)樁身的完整性、整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面的性能進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，也能夠保證檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和精準(zhǔn)性。

4 超聲波透射檢測(cè)技術(shù)在建筑樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

從當(dāng)前我國(guó)建筑市場(chǎng)的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，越來(lái)越多的高層建筑對(duì)樁基的施工質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。依據(jù)高層建筑對(duì)樁基質(zhì)量的要求，在對(duì)建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不僅要注重超聲波透射檢測(cè)技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)，還需要結(jié)合不同建筑工程實(shí)際的施工情況。在對(duì)超聲波透射檢測(cè)技術(shù)在建筑樁基檢測(cè)中的運(yùn)用進(jìn)行分析時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)入手。

4.1 檢測(cè)程序

基于建筑工程實(shí)際施工情況的不同，超聲波透射檢測(cè)技術(shù)在建筑樁基檢測(cè)中應(yīng)用時(shí)，主要包括平測(cè)、斜側(cè)以及扇形掃測(cè)3 種程序和方法（見(jiàn)圖1）。在實(shí)際對(duì)建筑樁基進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，首先，需要利用平測(cè)法來(lái)對(duì)樁基的全樁長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，由此可以得到建筑樁基的施工樁長(zhǎng)度、芯樣長(zhǎng)度、樁徑等方面的具體數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)超聲波透射檢測(cè)方法的應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。采用平測(cè)法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁基存在異常情況時(shí)，需要繼續(xù)應(yīng)用斜測(cè)和扇形掃測(cè)兩種方法對(duì)存在異常部分的區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)，用以保證樁基檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1 平測(cè)、斜測(cè)、扇形掃測(cè)示意圖

4.2 檢測(cè)設(shè)備

在應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)對(duì)建筑樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)用的裝置主要包括檢測(cè)裝置、超聲波檢測(cè)儀、換能器以及聲測(cè)管4 種。檢測(cè)裝置是實(shí)現(xiàn)樁基檢測(cè)的重要前提和基礎(chǔ)工具。當(dāng)前應(yīng)用于超聲波透射檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備主要包括人工操作式、半自動(dòng)式以及全自動(dòng)式裝置，這3 種裝置在實(shí)際應(yīng)用中都需要依靠超聲波檢測(cè)儀、換能器以及探頭和管線來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。其中，全自動(dòng)式檢測(cè)裝置與其他兩種裝置最大的區(qū)別就是能夠通過(guò)探頭自動(dòng)升降裝置、控制裝置以及數(shù)據(jù)測(cè)量處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化控制。

超聲波檢測(cè)儀是實(shí)現(xiàn)樁基檢測(cè)的主要裝置，超聲波檢測(cè)儀在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中主要利用電脈沖信號(hào)，通過(guò)換能器向待測(cè)樁體發(fā)射超聲波，超聲波在經(jīng)過(guò)樁身混凝土的反射和折射之后，由換能器將這些聲波接收并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最終顯示在超聲波檢測(cè)儀上。

換能器主要是利用正、反壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲能到電能和電能到聲能的相互轉(zhuǎn)換，從而滿足超聲波透射檢測(cè)需求的設(shè)備。

聲測(cè)管是超聲波透射檢測(cè)技術(shù)能夠被應(yīng)用到灌注樁樁基檢測(cè)的重要設(shè)備。該設(shè)備在檢測(cè)過(guò)程中主要承擔(dān)滿足換能器升降需求的作用。一般來(lái)說(shuō)，用于超聲波透射檢測(cè)的聲測(cè)管材料以鋼管為主，能夠有效避免聲測(cè)管在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)斷裂和彎曲的情況。

4.3 檢測(cè)具體過(guò)程

在應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)對(duì)灌注樁樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，具體包括聲測(cè)管預(yù)埋、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備以及正式檢測(cè)3 個(gè)步驟（見(jiàn)圖2）。在進(jìn)行聲測(cè)管預(yù)埋時(shí)，需要以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性為主要目的，提高對(duì)聲測(cè)管數(shù)目、被測(cè)樁徑大小的重視程度。在經(jīng)過(guò)建筑工程大量的實(shí)踐之后可以得知，一般情況下，為了能夠保證超聲波透射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性，需要將被測(cè)樁的樁徑控制在大于600～800 mm。與此同時(shí)，在進(jìn)行聲測(cè)管的預(yù)埋過(guò)程中，還需要注意保證樁徑和聲測(cè)管數(shù)目之間呈正比例關(guān)系，在被測(cè)樁徑增大的情況下，用于預(yù)埋的聲測(cè)管數(shù)目也要相應(yīng)地增加。

圖2 樁基礎(chǔ)超聲波試驗(yàn)示意圖

在完成聲測(cè)管的預(yù)埋工作之后，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。具體來(lái)說(shuō)，首先，需要依據(jù)施工材料，對(duì)各種用于樁基檢測(cè)的設(shè)施設(shè)備型號(hào)和參數(shù)大小進(jìn)行核對(duì)，并檢測(cè)各種儀器設(shè)備是否能夠正常使用。在完成設(shè)施設(shè)備的性能檢查之后，還需要對(duì)聲測(cè)管的性能和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，向聲測(cè)管中灌滿清水，將其作為檢測(cè)耦合劑來(lái)對(duì)儀器設(shè)備參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

在應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)對(duì)建筑樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先，需要應(yīng)用平測(cè)法對(duì)全樁長(zhǎng)進(jìn)行普測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)樁基存在缺陷或不足問(wèn)題時(shí)，可以利用斜測(cè)和扇形掃測(cè)兩種測(cè)量方法對(duì)樁身中存在的缺陷位置進(jìn)行確定，然后再借助數(shù)據(jù)分析和計(jì)算過(guò)程對(duì)建筑樁基樁身的完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為了確保樁基質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在應(yīng)用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)對(duì)建筑樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)之后，還需要應(yīng)用鉆芯法來(lái)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。鉆芯檢測(cè)法在實(shí)際應(yīng)用中主要是通過(guò)觀察混凝土芯樣表面以及對(duì)芯樣抗壓強(qiáng)度的分析來(lái)對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。在應(yīng)用這種方法對(duì)建筑樁基進(jìn)行檢測(cè)之后，還需要結(jié)合兩種檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果對(duì)建筑樁基的質(zhì)量進(jìn)行更加完整性的評(píng)價(jià)。

5 超聲波透射檢測(cè)技術(shù)的局限性

盡管超聲波透射檢測(cè)技術(shù)能夠有效滿足建筑樁基檢測(cè)的需求，但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，該技術(shù)也存在一定的局限性。在應(yīng)用超聲波透射技術(shù)對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，主要通過(guò)在聲測(cè)管內(nèi)部放置探頭的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目標(biāo)。而聲測(cè)管本身位于鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，因而在實(shí)際的測(cè)量中很難滿足對(duì)于聲測(cè)管外側(cè)的檢測(cè)需要。結(jié)合實(shí)際的建筑樁基情況來(lái)看，由于聲測(cè)管外側(cè)是超聲波透射技術(shù)檢測(cè)的盲區(qū)，因而樁基鋼筋保護(hù)層厚度不足的情況，很難在應(yīng)用這種技術(shù)的過(guò)程中被檢測(cè)出來(lái)。針對(duì)當(dāng)前我國(guó)不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件和建筑工程樁基施工要求不同，需要對(duì)超聲波透射檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化和創(chuàng)新，盡量避免缺陷問(wèn)題對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果造成影響。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超聲波透射檢測(cè)技術(shù)在建筑樁基檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。從現(xiàn)階段我國(guó)建筑市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，樁基技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到大部分的建筑工程當(dāng)中，為了滿足建筑工程對(duì)高質(zhì)量和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用需求，在對(duì)建筑工程進(jìn)行施工時(shí)，需要提高對(duì)樁基檢測(cè)工序的重視程度，并及時(shí)對(duì)存在質(zhì)量問(wèn)題的樁基進(jìn)行加固處理，以此確保建筑工程的樁基施工質(zhì)量。