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(nèi)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(fā)射源在混凝土內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內(nèi)的傳播過程中表現(xiàn)的波動特性。當混凝土內(nèi)存在不連續(xù)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(chǎn)生波的透射和反射;當混凝土內(nèi)存在嚴重膠結缺陷時，將產(chǎn)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(fā)生變化及波形產(chǎn)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(qū)范圍內(nèi)混凝土結構完整性參數(shù)。

3 樁基檢測

3.1 檢測儀器

采用國內(nèi)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(jīng)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(guī)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(nèi)側。管頂端宜高出現(xiàn)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(nèi)注滿清水，封口待檢查。聲測管應沿樁截面外側、鋼筋籠內(nèi)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(nèi)徑大小需要根據(jù)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(nèi)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(nèi)壁的質量進行嚴格的控制，要保證其內(nèi)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(fā)生漏水的現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)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(xiàn)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(jù)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(shù)據(jù)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(fā)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(shù)據(jù)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(shù)是聲速、波幅、主頻，必要時觀察和記錄波形。

判斷依據(jù)主要有以下五方面:波速判據(jù)、PSD 判據(jù)(斜率法判據(jù))、波幅判據(jù)、主頻判據(jù)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(chǎn)生的異常的程度為依據(jù)，并且還需要與檢測中出現(xiàn)的超聲波的波形發(fā)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(shù)K (i )根據(jù)各聲測線完整性函數(shù)I(j，i)值統(tǒng)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(jù)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(xiàn)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(xiàn)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(yōu)點，就大型灌注樁樁身質量檢測即檢測混凝土的連續(xù)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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