淺析聲波透射法檢測在橋梁樁基檢測中的應用

張 躍

(貴州橋梁建設集團有限公司)

1 工程概況

某高速公路第五合同段，起訖里程K5 +960 ～K7 +571.525，標段長度1.61 km。主要工程內容為橋梁與路基，其中主線橋梁長度共604 m，橋梁基礎設計類型為鉆孔灌注樁。在本工程中，主要采用聲波透射法對樁基的完整性以及缺陷的存在進行檢測，以此對樁身的情況進行全面的了解。受某建設集團有限公司委托，對該標段橋進行了基樁無損檢測。

2 超聲波法檢測原理

由超聲脈沖發射源在混凝土內激發高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統記錄該脈沖波在混凝土內的傳播過程中表現的波動特性。當混凝土內存在不連續或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達該界面時，將產生波的透射和反射;當混凝土內存在嚴重膠結缺陷時，將產生波的散射、繞射和波速降低，因而使接收到的透射波能量降低、初至波到達時間延長、頻率發生變化及波形產生畸變。通過分析透射波的初至到達時間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測區范圍內混凝土結構完整性參數。

3 樁基檢測

3.1 檢測儀器

采用國內先進的超聲波檢測儀器RSM－Y7 型超聲波檢測儀和φ32 mm、40 kHz 雙孔式徑向換能器。經空氣聲速測量校驗，本儀器的零聲時值為12.5。

3.2 檢測前的準備工作

(1)安裝聲測管

①參考相關規定并結合本工程的具體特點，所有樁基均須埋設3Φ50(外徑)×2.5 mm 得鋼管，管的下端應封閉、上端應加蓋。聲測管應沿樁截面外側呈對稱形狀布置。聲測管牢固綁扎(或焊接)在鋼筋籠內側。管頂端宜高出現地面100 mm，檢測管之間應相互平行，且平直。檢測前用鋼筋疏通聲測管，以確保檢測時，檢測探頭能正常放至管底，疏通后向檢測管內注滿清水，封口待檢查。聲測管應沿樁截面外側、鋼筋籠內側呈對稱形狀布置。本工程樁徑為1.2 mm。

②在本工程中，聲波測量管主要施工的是普通的鋼管，其內徑大小需要根據工程實際情況進行確定，原則上不能夠低于4 cm，工程主要采用的聲測管的內徑為5 cm。在本工程中，聲測管主要采用的連接方式是螺紋進行連接，如果在施工中無法利用螺紋進行連接，可以采用焊接的方式進行連接。在進行焊接施工中，要對鋼管的內壁的質量進行嚴格的控制，要保證其內部的平整。焊接的方法見圖3 所示。

③聲測管的細部位置必須采用相關措施將其進行封閉，這樣做的主要目的是為了保證聲測管的下部不會發生漏水的現象。并且在聲測管的上部位置需要利用相關物體將其進行遮蓋，這樣做的主要目的是為了防止一些雜物跑到聲測管中，對檢測的結果產生一定的影響。

④在進行聲測管的布置過程中，要保證聲測管進行平均布置，并且將其焊接在固定在鋼筋籠的內側方向。相鄰兩個聲測管之間必須是平行的，保證其定位的準確性。

(2)檢測前應準備的資料

檢測前應具有下列資料:工程地質資料、基礎設計資料、施工原始記錄(成孔及灌注記錄等)和基樁平面布置圖。

(3)混凝土強度要求

在對樁基進行檢測的過程中，要對樁基混凝土的強度進行嚴格的控制，通常不應該低于混凝土設計強度的百分之七十。

3.3 檢測步驟

在進行檢測的過程中，通常來說分成兩個步驟進行。第一步就是利用平測的方法對每一個樁基進行普查，找出出現聲波異常的位置。第二步就是對聲波異常的位置利用其它比較詳細的測量方法，如斜測以及扇形測量的方法進一步對異常的范圍進行確定。

4 資料分析及基樁質量評判

根據樁身的各個情況進行綜合考慮，可以將樁身的完整性總體分成四個類別，主要包括以下。

Ⅰ類:樁身是比較完整的，所檢測到各種數據都是比較正常的。

Ⅱ類:樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承載力的正常發揮。

Ⅲ類:樁身自身具有非常大的缺陷，對樁身結構承載力有影響。

Ⅳ類:樁身存在的缺陷是非常嚴重的。

5 檢測數據分析與判定

①灌注樁的聲波透射法檢測需要分析和處理的主要聲學參數是聲速、波幅、主頻，必要時觀察和記錄波形。

判斷依據主要有以下五方面:波速判據、PSD 判據(斜率法判據)、波幅判據、主頻判據以及實測聲波波形。

②主要以檢測到的樁身的聲速以及超聲波的波幅等產生的異常的程度為依據，并且還需要與檢測中出現的超聲波的波形發生異常的程度和對樁身斜測的結果進行綜合考慮。

③各檢測橫截面的完整性類別指數K (i )根據各聲測線完整性函數I(j，i)值統計分析確定。

④在進行樁身的完整性的種類進行判斷是需要根據測試之后所確定的確定的范圍以及特征進行確定。

6 結 語

由于樁身存在的各種缺陷(斷裂、縮頸、離析、夾泥、空洞等)在時域曲線上表現的形式幾乎相同，所以在判斷一個樁的完整性的時候，應該結合多種資料進行綜合判斷。現在樁基檢測方法眾多，通過超聲波法在上述橋梁灌注樁基項目的檢測效果可以看出，該方法具有快捷、覆蓋面大、定量解釋準確等優點，就大型灌注樁樁身質量檢測即檢測混凝土的連續性、均勻性而言，超聲波法是最直觀、可靠的一種檢測的方法。

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