聲波透射法與反射波法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用

竇艷飛 盧 俊 詹 健

(安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088)

聲波透射法與反射波法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用

竇艷飛 盧 俊 詹 健

(安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088)

闡述了聲波透射法與反射波法的檢測(cè)原理，研究了兩種檢測(cè)法的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，并對(duì)兩種檢測(cè)法在基樁檢測(cè)中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，以合理選取檢測(cè)方法，確保基樁的施工質(zhì)量與安全。

聲波透射法，反射波法，基樁檢測(cè)

隨著我國工程建設(shè)的快速發(fā)展，基樁廣泛的應(yīng)用在房屋建筑、橋梁、港口碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，并成為了工程建設(shè)的一種基礎(chǔ)形式。基樁通常位于地下或水下，工程比較隱蔽，使得它的施工條件受到很大的限制，這也不可避免的會(huì)影響基樁的質(zhì)量。基樁的好壞在很大程度上決定了整個(gè)工程的質(zhì)量，也直接關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在工程施工中，對(duì)基樁的質(zhì)量檢測(cè)顯得尤為重要，這就要求人們合理選用檢測(cè)方法，能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出基樁存在的缺陷以及它的具體位置，確保基樁的質(zhì)量與安全，這樣才能夠及時(shí)消除工程中存在的安全隱患問題。聲波透射法與反射波法是人們?cè)诨鶚稒z測(cè)中常用的兩種方法，因此本文就對(duì)這兩種方法進(jìn)行了研究分析。

1 基本原理

1.1 聲波透射法的檢測(cè)原理

采用聲波透射法來檢測(cè)樁身質(zhì)量的基本原理是：將聲測(cè)管預(yù)埋到檢測(cè)通道中，灌注一定的清水將其作為耦合劑，確保這些清水不外漏，在樁的兩側(cè)同時(shí)對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行發(fā)射和接收，在檢測(cè)過程中，發(fā)射探頭所發(fā)出的超聲波信號(hào)將會(huì)直接穿透待測(cè)的混凝土樁，再通過接收探頭將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。根據(jù)超聲波在混凝土中所傳播的時(shí)間、波形、頻率等各種參數(shù)進(jìn)行綜合分析，就能夠掌握和了解樁身混凝土內(nèi)存在問題的性質(zhì)、大小、位置的情況。樁身混凝土中如果存在不密實(shí)、斷裂、離析、夾泥等缺陷，在超聲波檢測(cè)過程中，阻抗值將明顯下降，它的傳播速度也會(huì)隨之變小，相對(duì)于完整的樁身混凝土，接收到的聲時(shí)值、頻率等參數(shù)都會(huì)出現(xiàn)異常。根據(jù)對(duì)這些參數(shù)的分析判斷，就能夠檢測(cè)出基樁的質(zhì)量和完整性。

1.2 反射波法的檢測(cè)原理

反射波法指的是應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征為理論的一種方法。在應(yīng)用這種方法的情況下，需要將樁看成是具有連續(xù)彈性的一維均質(zhì)桿，同時(shí)不考慮周土體傳播的應(yīng)力波對(duì)沿樁身造成的一些影響。在測(cè)試過程中，在樁頂進(jìn)行縱向振動(dòng)，彈性波將會(huì)沿著樁身向下進(jìn)行傳播，一旦樁身出現(xiàn)較大的波阻抗變化波動(dòng)或樁身截面積改變，就會(huì)發(fā)射反射波，將它進(jìn)行相應(yīng)的接收、濾波、放大以及數(shù)據(jù)的處理，根據(jù)接收到的信號(hào)就能夠識(shí)別各個(gè)部位的反射信息，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)軟件對(duì)這些反射信號(hào)進(jìn)行綜合分析判斷，就能夠判斷出樁身的完整性。

2 聲波透射法與反射波法的特點(diǎn)對(duì)比

目前，我國應(yīng)用聲波透射法與反射波法進(jìn)行檢測(cè)是比較廣泛的，不同的地區(qū)地質(zhì)條件有所不同，不同的工程建筑中樁長樁徑也會(huì)有所不同，因此在選用檢測(cè)的方法時(shí)也會(huì)存在較大的比例差距。

2.1 兩種檢測(cè)法的相同點(diǎn)

1)在進(jìn)行工程應(yīng)用時(shí)具有較好的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用聲波透射法與反射波法進(jìn)行工程檢測(cè)，兩者使用的檢查儀器重量輕、體積小，能夠在野外使用，便于檢測(cè)，同時(shí)還具有檢測(cè)效率高的特點(diǎn)，在很大程度上能夠節(jié)約成本，所以在通常情況下都會(huì)選用這兩種檢測(cè)方法對(duì)基樁進(jìn)行檢測(cè)。2)檢測(cè)模式具有相似性。這兩種檢測(cè)方法都是屬于半直接法，也就是在實(shí)地檢測(cè)中，同時(shí)應(yīng)用相關(guān)的理論假設(shè)并結(jié)合工作人員的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行綜合分析，最終判斷出該工程基樁的質(zhì)量檢測(cè)情況，這兩種方法都需要相關(guān)的物理參數(shù)對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行判斷。

2.2 兩種檢測(cè)法的不同點(diǎn)

1)檢測(cè)原理不同。聲波透射法的基本原理是應(yīng)用聲波透射過混凝土，主要是對(duì)聲學(xué)的各個(gè)參數(shù)變化進(jìn)行分析，從而判斷出被測(cè)混凝土的缺陷；而反射波法則是把樁假設(shè)為一維彈性桿狀體，一旦混凝土“桿件”中的波阻抗發(fā)生較大的差異，波就在該處發(fā)生反射，產(chǎn)生一種反射波，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的綜合分析就能夠判斷出樁身的完整性。2)波長方面不同。聲波透射法的應(yīng)力波的波長是通過cm來進(jìn)行計(jì)算的，波的傳播方向通常都是樁身的橫向剖面，該法檢測(cè)出的波長可以將其看作成體波波速；反射波法的應(yīng)力波波長通常都是通過m進(jìn)行計(jì)算的，波的傳播方向是沿著基樁的縱軸線進(jìn)行的，所以這就需要樁的長度大于樁徑，且至少要大于5倍以上，這時(shí)檢測(cè)到的聲速將與桿的波速相近。3)對(duì)樁身缺陷的靈敏度不同。受檢測(cè)原理的限制，反射波法只可以從廣義上的擴(kuò)徑與縮徑進(jìn)行相關(guān)判斷，卻不能夠判斷出樁身缺陷的具體情況，不能靈敏的對(duì)樁身截面漸變的樁進(jìn)行判斷。如果該樁存在多處缺陷，這種反射波法通常只能檢測(cè)出樁身向下的第一處缺陷，而很難確定出其他的缺陷。而聲波透射法，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)根據(jù)聲測(cè)管的長度進(jìn)行的，即使樁身有多處缺陷，都可以通過測(cè)得參數(shù)分析出缺陷的位置、大小及性質(zhì)。

3 聲波透射法與反射波法的優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.1 聲波透射法

1)優(yōu)點(diǎn)。聲波透射法能夠有效的對(duì)大型樁的完整性進(jìn)行檢測(cè)，它不要求樁長，適用于樁徑在0.8 m以上不同類型的灌注樁。在樁身中即使存在多個(gè)缺陷，對(duì)檢測(cè)都不會(huì)造成影響，都能夠檢測(cè)出各個(gè)缺陷。能夠準(zhǔn)確的判斷出樁身缺陷的位置、性質(zhì)以及嚴(yán)重程度。在判斷樁身缺陷過程中，不會(huì)受到地質(zhì)地貌的影響，只會(huì)受實(shí)測(cè)聲學(xué)參數(shù)的影響，因此就很容易判斷缺陷的性質(zhì)。2)缺點(diǎn)。要求預(yù)埋聲測(cè)管，在一定程度上提高了成本，也會(huì)給施工帶來一些麻煩。檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到預(yù)埋聲測(cè)管的影響，這就對(duì)聲測(cè)管的預(yù)埋提出了較高的要求，如果出現(xiàn)堵管問題，就不能夠?qū)ζ錂z測(cè)，這就對(duì)基樁缺陷的判斷造成直接影響。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，需要處理大量的數(shù)據(jù)，工作人員工作量大且效率偏低。

3.2 反射波法

1)優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行樁的施工時(shí)不需要增添其他工序，也就不用預(yù)埋聲測(cè)管，這也就不會(huì)增加工程的造價(jià)成本。可以快速的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠快速的判斷基樁質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)基樁中存在的缺陷。如果樁身缺陷所處位置較淺，反射波可以檢測(cè)存在的缺陷。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作量小，工作效率高。2)缺點(diǎn)。它是按照波抗阻的變化來對(duì)擴(kuò)徑和縮徑進(jìn)行判斷的，因此只能夠檢測(cè)出大概位置，卻不能準(zhǔn)確掌握樁身缺陷的性質(zhì)、大小、程度等情況。反射波法在進(jìn)行缺陷多的樁和長大樁的檢測(cè)過程中，它測(cè)出結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性都不高。

4 結(jié)語

聲波透射法與反射波法在基樁檢測(cè)中都各具優(yōu)缺點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，很多工程在實(shí)際檢測(cè)中，都會(huì)將這兩種檢測(cè)方法進(jìn)行聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)基樁的高效、科學(xué)、合理的檢測(cè)。反射波法也用于對(duì)中短樁的檢測(cè)，也可以對(duì)基樁進(jìn)行快速的檢查。同時(shí)，為了確保基樁質(zhì)量，就可以應(yīng)用聲波透射法，準(zhǔn)確了解和掌握基樁缺陷的位置、性質(zhì)和嚴(yán)重程度。在檢測(cè)過程中要同時(shí)重視檢測(cè)的效率和質(zhì)量，在工程的實(shí)際檢測(cè)中同時(shí)運(yùn)用多種檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，確保工程質(zhì)量。

[1] 潘 登.反射波法與聲波透射法在基樁檢測(cè)中的綜合應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā),2012(4):20-21，25.

[2] 何新華,王艷森.聲波透射法與反射波法在基樁質(zhì)量檢測(cè)中的對(duì)比分析[J].甘肅科技縱橫,2004(6):129-130.

[3] 鄧國文,王齊仁,化得鈞,等.聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用[J].工程勘察,2013(6):92-95.

[4] 程瑞新.低應(yīng)變反射波法基樁檢測(cè)的理論研究與應(yīng)用[D].長沙：中南大學(xué),2009.

[5] 張 杰.淺談聲波透射法與低應(yīng)變法在建筑基樁檢測(cè)中的應(yīng)用[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì),2013(4):78-80.

The application of sound wave transmission method and reflected wave method in pile foundation detection

Dou Yanfei Lu Jun Zhan Jian

(HuaiRiverWaterResourcesCommissionWaterConservancyScienceResearchInstitute,AnhuiWaterResourcesMinistry,Hefei230088,China)

This paper elaborated the detecting principle of sound wave transmission method and reflected wave method,researched the similarities and differences of two kinds of detection methods,and compared and analyzed the advantages and disadvantages of two kinds of detection methods in pile foundation detection,so as to reasonable selection of detection methods,ensured the pile foundation construction quality and safety.

sound wave transmission method,reflected wave method,pile foundation detection

2015-10-12

竇艷飛(1990- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)36-0074-02

TU473.16 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A