關(guān)鍵詞： 橋梁工程 橋梁樁基 超聲波檢測(cè)技術(shù) 檢測(cè)方法

科學(xué)合理的樁基檢測(cè)是確保橋梁樁基施工效果、滿足橋梁整體質(zhì)量與安全需求的關(guān)鍵。在通過(guò)超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁工程中的樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，相關(guān)單位與技術(shù)人員一定要明確超聲波檢測(cè)技術(shù)的主要原理，掌握其中主要的檢測(cè)方法，然后將實(shí)際的工程概況作為依據(jù)，對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)加以合理應(yīng)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁樁基檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取，從而為其缺陷判斷提供科學(xué)依據(jù)。在此過(guò)程中，為進(jìn)一步確保檢測(cè)效果，技術(shù)人員還需要對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)具體應(yīng)用中的一些質(zhì)量控制措施做到足夠重視。通過(guò)這樣的方式，才可以讓超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮。

1 工程概況

研究選取的某橋梁工程總長(zhǎng)是459 m，其整體結(jié)構(gòu)是高低塔三跨中央雙鎖面形式的斜拉橋，整體橋梁設(shè)計(jì)為雙向四車道，其全寬是24.5 m。在該橋梁工程中，共設(shè)置了44 根鉆孔灌注樁，其直徑在1 200～2 800 mm 之間。為有效保障樁基施工質(zhì)量，從而為整體橋梁工程的質(zhì)量與安全奠定良好基礎(chǔ)，在完成橋梁工程的鉆孔灌注樁施工之后，決定通過(guò)超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。具體檢測(cè)中，特將4根聲測(cè)管預(yù)埋在了鉆孔灌注樁內(nèi)部，在樁基混凝土灌注施工完成28 d之后實(shí)施超聲波檢測(cè)。文章主要對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)在該橋梁工程樁基檢測(cè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

2 超聲波檢測(cè)技術(shù)主要原理

在對(duì)橋梁工程中的樁基進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，需要將縱向超聲檢測(cè)管道預(yù)埋到樁基內(nèi)部，并在其中設(shè)置超聲波脈沖發(fā)射裝置與超聲波接收探頭。將清水用作耦合劑來(lái)填充聲測(cè)管，通過(guò)儀器將具有周期性特征的電脈沖發(fā)出，使其從發(fā)射探頭通過(guò)，直接穿透到樁基混凝土內(nèi)部，再由接收探頭將其接收。在接收相應(yīng)的電脈沖之后，接收探頭會(huì)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的形式，借助于儀器中設(shè)置的檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)超聲波脈沖在樁基中穿過(guò)的時(shí)間、接收的超聲波脈沖幅值、主頻率、波形和頻譜等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，最后再通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)上述各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合判斷與分析[1]。通過(guò)這樣的方式，便可對(duì)橋梁工程樁基混凝土內(nèi)部的各種缺陷位置、大小及其性質(zhì)等做出準(zhǔn)確判斷，并準(zhǔn)確評(píng)價(jià)出樁基混凝土的整體強(qiáng)度等級(jí)及其均勻性指標(biāo)，從而為橋梁工程樁基施工質(zhì)量的評(píng)定提供科學(xué)參考。

3 橋梁樁基檢測(cè)中的超聲波檢測(cè)技術(shù)主要方法

3.1 樁內(nèi)單孔透射檢測(cè)

在橋梁工程的樁基檢測(cè)中，樁內(nèi)單孔透射檢測(cè)法是對(duì)傳統(tǒng)鉆芯檢測(cè)法所實(shí)施的一種補(bǔ)充。具體檢測(cè)中，需要將一個(gè)單孔預(yù)留在橋梁工程的樁基內(nèi)部，將一個(gè)換能器安裝到孔中，該換能器中同時(shí)具備超聲波發(fā)射裝置以及超聲波接收裝置。在通過(guò)該方法進(jìn)行樁基檢測(cè)時(shí)，需要先將隔音材料添加到適當(dāng)位置，讓整體系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到良好的隔音效果，然后通過(guò)換能器將超聲波發(fā)出，使其在耦合劑中通過(guò)，并穿透至橋梁樁基混凝土內(nèi)部，最后再反射回接收器中。利用獲取到的聲學(xué)參數(shù)，便可對(duì)橋梁工程樁基內(nèi)部結(jié)構(gòu)做出有效檢測(cè)。但是在通過(guò)該方法進(jìn)行橋梁工程樁基檢測(cè)的過(guò)程中，相關(guān)單位與技術(shù)人員需要注意一點(diǎn)，如果樁基內(nèi)部設(shè)置了鋼管，便會(huì)對(duì)檢測(cè)效果產(chǎn)生干擾，從而影響到其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。因此，在鋼管結(jié)構(gòu)形式的橋梁基樁檢測(cè)中，此項(xiàng)技術(shù)并不適用。

3.2 樁外孔透射檢測(cè)

在超聲波檢測(cè)技術(shù)中，樁外孔透射檢測(cè)方法主要在孔洞中不具備換能器的橋梁樁基檢測(cè)中適用。在通過(guò)此種方法進(jìn)行橋梁工程樁基檢測(cè)時(shí)，需要將一個(gè)測(cè)量孔鉆設(shè)到橋梁工程混凝土樁基外部，以此來(lái)實(shí)施樁基測(cè)量。在該測(cè)量系統(tǒng)中，主要的組成部分包括超聲波發(fā)射換能器、超聲波接收換能器以及超聲波檢測(cè)儀。其中，超聲波發(fā)射換能器需要在橋梁樁基頂部安裝，并與樁基貼合；超聲波接收換能器與超聲波檢測(cè)儀需要設(shè)置在鉆取的孔洞內(nèi)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土與土層中通過(guò)的超聲波形態(tài)接收，并通過(guò)聲波形態(tài)分析來(lái)判斷混凝土樁基是否存在缺陷。相較于樁內(nèi)單孔透射檢測(cè)方法而言，此種檢測(cè)方法的操作更加簡(jiǎn)單，且不需要破壞樁基。但是經(jīng)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲波從土層中透過(guò)時(shí)，通常具有非?？斓乃p速度。因此，在通過(guò)該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其發(fā)射器一定要具備足夠高的功率，且只適合在長(zhǎng)度較小的樁基檢測(cè)中應(yīng)用。對(duì)于檢測(cè)方向而言，該方法也只能夠?qū)痘欠裼锌s頸、斷樁等缺陷進(jìn)行判斷。如果鉆孔灌注樁具有不規(guī)則的截面，在通過(guò)該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其誤測(cè)率也會(huì)進(jìn)一步提升。基于此，在實(shí)際的橋梁樁基檢測(cè)中，對(duì)于此種方法，相關(guān)單位與技術(shù)人員一定要做到酌情選用。

3.3 跨孔透射檢測(cè)

在當(dāng)今的超聲波檢測(cè)中，跨孔透射檢測(cè)是最為主要的一個(gè)檢測(cè)方法。在通過(guò)該方法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)時(shí)，需要將兩根聲測(cè)管預(yù)埋到樁基內(nèi)部，具體檢測(cè)中，需要將清水注入聲測(cè)管內(nèi)，然后分別將超聲波發(fā)射換能器與超聲波接收換能器放置在2 根聲測(cè)管中，通過(guò)超聲波發(fā)射換能器將超聲波脈沖發(fā)射出去，使其從樁基混凝土與耦合水中穿過(guò)，然后通過(guò)另一根聲測(cè)管中設(shè)置的超聲波接收換能器將其接收。在此過(guò)程中，所有能夠被超聲波接收換能器接收的聲波范圍都是有效的檢測(cè)范圍。該方法雖然需要進(jìn)行兩根或更多聲測(cè)管的設(shè)置，但是在實(shí)際應(yīng)用中，該方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)卻有很多。首先，通過(guò)超聲波發(fā)射換能器與超聲波接收換能器高度的同步提升，可達(dá)到良好的評(píng)測(cè)效果，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)樁基的有效測(cè)量。其次，具體檢測(cè)也可以讓超聲波發(fā)射換能器與超聲波接收換能器形成一定的高度差，從而讓測(cè)量的超聲波形成一個(gè)傾角，在對(duì)樁基內(nèi)部異物和裂紋進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可通過(guò)兩者高度差的不斷調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)不同聲波網(wǎng)的形成，以此來(lái)交叉測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步確保檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。最后，可通過(guò)一點(diǎn)固定、另一點(diǎn)移動(dòng)的方式進(jìn)行超聲波檢測(cè)，這樣便可讓檢測(cè)區(qū)域形成一個(gè)扇形，從而獲取到更多的數(shù)據(jù)信息，使樁基檢測(cè)精度及其可靠度得以顯著提升[3]。

4 橋梁樁基檢測(cè)中的超聲波檢測(cè)技術(shù)具體應(yīng)用分析

4.1 前期準(zhǔn)備

在橋梁工程樁基檢測(cè)中，前期準(zhǔn)備工作主要包括3 個(gè)方面，具體如下。

4.1.1 技術(shù)調(diào)研

在此過(guò)程中，特對(duì)該橋梁工程中的基樁特征進(jìn)行了調(diào)研，經(jīng)調(diào)研可知，樁基中預(yù)埋的4 根聲測(cè)管布置為正方形，此種布置方法非常適用于跨孔透射檢測(cè)。因此，決定通過(guò)跨孔透射檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。以實(shí)際的工程概況、以往的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及超聲波檢測(cè)分析技術(shù)等應(yīng)用措施作為依據(jù)，對(duì)疊加波的消除進(jìn)行了重點(diǎn)探討，初步制訂出了與橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符合的檢測(cè)方案，以此來(lái)為后續(xù)的樁基超聲波檢測(cè)工作做好充分準(zhǔn)備。

4.1.2 環(huán)境控制

對(duì)該橋梁樁基的具體固化效果進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)，在確保其固化效果與超聲波檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用要求相符時(shí)，才可以先對(duì)樁頭部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖與樁頭破除操作。在此過(guò)程中，也對(duì)其表面實(shí)施了磨平處理，并將聲測(cè)管內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈，為后續(xù)檢測(cè)奠定良好基礎(chǔ)，盡最大限度確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.1.3 設(shè)備選擇

檢測(cè)主要選擇的是超聲儀以及徑向振動(dòng)式環(huán)內(nèi)器。其中，超聲儀為ZBL-U5600 型便攜式超聲儀，此種超聲儀是將傳統(tǒng)混凝土超聲波探測(cè)儀作為基礎(chǔ)改進(jìn)而來(lái)的一種超聲儀，其通用性十分良好，可以對(duì)樁基完整性、混凝土缺陷、材料物理力學(xué)性能以及結(jié)合面質(zhì)量等做出科學(xué)、準(zhǔn)確的檢測(cè)。振動(dòng)式換能器所發(fā)射的是超聲波縱波，通過(guò)此類換能器的應(yīng)用，可全面滿足本次橋梁工程中的樁基超聲波檢測(cè)需求。

4.2 超聲波檢測(cè)

在橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)的樁基超聲波檢測(cè)中，主要的檢測(cè)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的4 根聲測(cè)管進(jìn)行平行性檢測(cè)，通過(guò)實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，聲測(cè)管具有較小的平行數(shù)據(jù)，但是所有數(shù)據(jù)的誤差并未超過(guò)可控范圍；第二，對(duì)各個(gè)聲測(cè)管間距關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，4 個(gè)聲測(cè)管之間的間距均為2 350 mm；第三，對(duì)聲測(cè)管管徑及其管壁厚度進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)的4 個(gè)聲測(cè)管管徑均為57 mm，管壁厚度均為3.5 mm，因?yàn)楣鼙诤穸葘?duì)于超聲波檢測(cè)結(jié)果并不能產(chǎn)生較大影響，所以，在具體檢測(cè)中，主要將該數(shù)據(jù)預(yù)留至后期進(jìn)行誤差分析。

在超聲波檢測(cè)正式開(kāi)展之后，首先采取了平測(cè)法。檢測(cè)中，通過(guò)超聲波發(fā)射換能器與超聲波接收換能器同步提升的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)誤差的有效降低，同步提升過(guò)程中，特通過(guò)水平儀來(lái)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。為確保最終的檢測(cè)效果，在對(duì)發(fā)射波進(jìn)行控制的過(guò)程中，所有的超聲波發(fā)射頻率及其振幅都按照實(shí)際的檢測(cè)需求進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整中，主要借助于發(fā)射器數(shù)據(jù)來(lái)控制其頻率；將超聲波監(jiān)測(cè)儀獲取到的監(jiān)測(cè)結(jié)果作為依據(jù)，對(duì)其振幅實(shí)施相對(duì)控制。對(duì)于超聲檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的異常缺陷，檢測(cè)人員需要做好其高度數(shù)據(jù)的記錄，在第一組檢測(cè)完成后，需要對(duì)剩余的管道實(shí)施兩量檢測(cè)[4]。在呈現(xiàn)儀中輸入檢測(cè)獲取到的所有數(shù)據(jù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)大致的超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)模型建立，使檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)從定性分析到定量分析的轉(zhuǎn)變。

4.3 檢測(cè)結(jié)果分析

對(duì)于超聲波檢測(cè)中獲得的檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，具體分析中，主要通過(guò)聲速數(shù)據(jù)、波幅數(shù)據(jù)以及信號(hào)功率譜密度數(shù)據(jù)的分析來(lái)進(jìn)行樁基質(zhì)量的綜合判定。表1 是橋梁工程樁基超聲波檢測(cè)中的部分檢測(cè)數(shù)據(jù)。

在檢測(cè)中，超聲波衰減平均值標(biāo)準(zhǔn)是6 dB，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在所有檢測(cè)點(diǎn)中，只有一處的衰減略高于平均值，該位置被記作了疑似缺陷區(qū)域。經(jīng)后續(xù)的扇形檢測(cè)與斜角檢測(cè)，對(duì)其大致區(qū)域進(jìn)行了鎖定，并進(jìn)一步對(duì)其缺陷進(jìn)行了確定，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其缺陷情況并未超出可控范圍。結(jié)合表1 中的數(shù)據(jù)可知，在0～18 m 的斷面內(nèi)，超聲波的聲速、波幅以及信號(hào)功率譜密度檢測(cè)數(shù)據(jù)均正常，由此可判斷，兩側(cè)管樁體間的結(jié)構(gòu)完好。在18.8～20.0 m 的斷面內(nèi)，超聲波聲速略微降低，但經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其降低幅度不超出《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）中的允許范圍，且樁基強(qiáng)度也符合標(biāo)準(zhǔn)，因此判定該樁基施工質(zhì)量合格[5]。

5 橋梁樁基超聲波檢測(cè)質(zhì)量控制措施

5.1 超聲波聲測(cè)管的合理選用

在橋梁樁基檢測(cè)中，為實(shí)現(xiàn)超聲波檢測(cè)質(zhì)量的有效控制，相關(guān)單位與技術(shù)人員一定要對(duì)其聲測(cè)管進(jìn)行合理的選擇與應(yīng)用。具體選擇中，一定要確保探頭可以在聲測(cè)管內(nèi)部自由伸縮，且聲測(cè)管數(shù)量需要按照樁基具體直徑來(lái)確定。如果樁基直徑在800 mm 以下，最好應(yīng)設(shè)置2 根聲測(cè)管；如果樁基直徑在800 mm 及以上，最好應(yīng)設(shè)置4 根或更多的聲測(cè)管[6]。通過(guò)這樣的方式，才可以實(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)的良好檢測(cè)，盡最大限度確保橋梁樁基檢測(cè)質(zhì)量。

5.2 超聲波檢測(cè)點(diǎn)的完善處理

在通過(guò)超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行橋梁工程樁基檢測(cè)之前，施工人員需要將樁頭具體位置作為依據(jù)來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖施工，在抹平檢測(cè)面之后才可以實(shí)施超聲波檢測(cè)。在此過(guò)程中，為達(dá)到預(yù)期的超聲波檢測(cè)效果，技術(shù)人員可將水泥砂漿鋪設(shè)在檢測(cè)面上，使其足夠平整，且需要做好聲測(cè)管內(nèi)部的清理工作，使其內(nèi)部不存在沉渣等雜質(zhì)。通過(guò)這樣的方式，才可以讓超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)橋梁工程樁基施工質(zhì)量的科學(xué)檢測(cè)。

5.3 聲測(cè)管的科學(xué)設(shè)置與固定

在超聲波檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用中，聲測(cè)管的設(shè)置與固定也會(huì)對(duì)其檢測(cè)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響?；诖耍跇蛄簶痘鶛z測(cè)中，技術(shù)人員需要將聲測(cè)管綁扎到鋼筋籠主筋上，確保其牢固。對(duì)于聲測(cè)管接頭，應(yīng)通過(guò)焊接的方式與鋼筋籠主筋固定，焊接中，一定要注意確保聲測(cè)管質(zhì)量和安全，不可將其損壞，其原料應(yīng)盡可能選擇鑄鐵管[7]。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)控制好鑄鐵管接頭位置的焊接質(zhì)量，使聲測(cè)管內(nèi)部具有足夠的空間，這樣才可以讓換能器在其中自由伸縮，以此來(lái)保障橋梁樁基的超聲波檢測(cè)質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程的樁基檢測(cè)中，超聲波檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。基于此，在具體檢測(cè)中，相關(guān)單位與技術(shù)人員一定要將實(shí)際的工程概況作為依據(jù)，對(duì)超聲波檢測(cè)方法加以合理選擇，并科學(xué)制訂檢測(cè)方案；再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，通過(guò)合理的措施來(lái)進(jìn)行超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用及其質(zhì)量控制。