基樁聲波透射法檢測的工程渡槽應用研究

蘭 明

(遼寧省盤錦大洼水利檢測試驗中心，遼寧 盤錦 124200)

中小型水利水電工程質量的提高不僅能夠有效降低水利工程風險系數，確保水電站安全穩定的運行，而且合理控制水電站工程施工進度，減少水電站工程項目施工成本。同時，優質的中小型水利水電工程作為施工單位的優質口碑產品，可以為施工單位帶來更多的經濟效益，間接增強施工單位的市場競爭力[1-3]。

1 水利工程質量檢測的重要性

近年來我國經濟社會得到快速發展，中小型水利工程項目需求量日益增多，相對滯后的中小型水利工程質量管理機制和檢測手段難免會導致一系列工程質量問題，對水利水電工程產生消極影響，不利于中小型水利水電工程發揮節約水資源的作用優勢，必須提升中小型水利水電工程質量檢測以及管控水平，針對水利水電工程質量檢測過程中發現的問題采取科學的方法及時消除質量安全隱患，以此實現水利水電工程社會效益的最大化[4-6]。當前水利水電項目面臨的主要問題是一系列項目建設環節不符合設計標準，直接影響到中小型水利水電工程的質量和安全，如果發生安全事故，將導致無法彌補的重大經濟損失。工程質量管理機制、技術人員專業素養、工程質量監管等是影響中小型水利水電工程質量管理水平的重要因素，某些施工單位不按國家規定的質量標準，私自降低鋼筋、水泥等原材料的標準，或將部分中小型水利水電項目低價分包給不具備施工資質的單位，施工單位為節約施工成本違規操作、偷工減料，嚴重影響中小型水利水電工程的質量，不僅制約了中小型水利水電工程的發展，而且對水利水電行業產生了負面影響，必須采取科學方法對中小型水利工程進行質量檢測，確保水利水電工程順利開展。

2 基樁聲波透射法檢測的工作原理

基樁聲波透射法作為一種應用較為廣泛的水利水電工程質量檢測方法，常被用來檢測水利水電工程的基樁質量，不但能夠檢測反饋工程運行中的基樁狀態，而且對于中小型水利水電工程施工工藝具有很好的指導作用，有力促進中小型水利水電工程優化發展[7]。基樁聲波透射法主要利用超聲波透射原理對基樁質量及性能進行檢測，是一種十分常用的工程檢測方法，通過在基樁主體內預埋聲測管，測算比較超聲波在基樁主體的波速變化情況，從而得出基樁主體的均勻度、質地強度以及完整度，最終判定基樁的質量缺陷，具有較好的實用性。基樁聲波透射法具體工作原理為：超聲波脈沖信號源在混凝土內形成高頻彈性脈沖波，同時詳細記錄超聲波脈沖信號在混凝土內的傳播狀況，如果高頻彈性脈沖波在混凝土內傳播過程中出現超聲波脈沖信號源能量降低，則表明混凝土內存在缺損、不連續的波阻抗介質，因此高頻彈性脈沖波會在該介質面發現反射或折射，如果高頻彈性脈沖波發生繞射或散射，則表明混凝土內存在孔洞、蜂窩介質。基樁聲波透射法通過測算高頻彈性脈沖波的能量衰減以及波速變化狀況，明確高頻彈性脈沖波特征，能夠全面掌握混凝土內介質實際情況，從而對比判定基樁內部缺陷的具體方位、尺寸以及性質[8]。

3 基樁聲波透射法在工程漕渡中的應用

3.1 工程介紹

M水利水電工程渡槽位于渠線樁號60+725.364處，主要包括渡槽進出口段、渡槽主身段和河道治理部分，總長度約206m，其中由一共6跨、每跨25m組成約150m長的渡槽主身段，渡槽進口段約25m，渡槽出口段約31m。渡槽上部為簡支結構帶拉桿矩形槽，渡槽的主體部分每跨有一個預應力矩形槽，這是一個后張拉構件，渡槽主身段邊墻與側墻之間預留變形縫，渡槽主身段過水斷面為4.8m×3.54m，渡槽梁高5.0m。渡槽主要部分的側壁厚約0.4m，底板厚度約0.6m，拉桿尺寸0.3m×0.4m，距離約2.2m。漕渡下部是以灌注樁為基礎的雙柱式框架槽墩，灌注樁深入砂礫石深度約17m，槽墩直徑1.8m，兩灌注樁中心距5.7m，凈距3.9m，兩臺帽規格為8.1m×2.9m×1.82m。左右線樁柱式槽臺采用格梁護砌和混凝土板的形式搭建，格梁為2cm×2cm大小的正方形，混凝土板厚25cm，每個槽臺由3根排架柱連接。渡槽進出口為直線漸變段，渡槽進出口底部寬5m，漸變段4m。M水利水電工程渡槽槽墩檢測參數見表1。

表1 M水利水電工程渡槽槽墩檢測參數

3.2 檢測前準備

為確保工程質量檢測的順利實施，在對M水利水電工程渡槽質量正式進行檢測前，技術人員必須做好基樁聲波透視法檢測的相關準備工作。對于聲測管的預埋工作，應盡量選擇管壁厚度≥3mm，內徑40-55mm的鋼管作為聲測管，在安裝施工聲測管之前，應綁扎固定好聲測管后進行混凝土澆筑，同時注意防止聲測管發生形變，澆筑完畢后用橡皮塞堵住聲測管口，避免雜物進入聲測管中，以保證聲測管通暢，并在檢測前將聲測管灌滿水。對于聲波儀和換能器的安裝調試工作，應將換能器平穩放入聲測管內，同時利用定滑輪控制聲測管的平行高度，并確保累計高差≤18mm，若平行高度發生變化還應隨時進行修正，確保聲測管水平安裝。最后，將聲波儀、換能器以及檢測裝置用信號數據線連接，為基樁聲波透射法檢測做好準備工作[9]。

3.3 成樁工藝

根據工程檢測委托單位提供的槽墩灌注樁施工材料，各灌注樁灌注參數以及檢測日期見表2。

表2 檢測灌注樁的施工材料

3.4 檢測儀器設備

研究所用的檢測儀器是北京宇通時代科技有限責任公司研發的NU70聲波透射法自動測樁儀。聲波透射法自動測樁儀的儀器見圖1。

圖1 聲波透射法自動測樁儀示意圖

3.5 判斷標準

不同的評判標準對會產生不同的質量檢測結果，必須制定統一的水利工程質量檢測標準，并利用計算機信息化技術建立水利工程質量檢測檔案管理系統，實現對水利工程質量信息的網絡化管理體系，將檢測數據結果上傳到云端，實時共享工程質量檢測信息，并通過檢測數據數字化模型對水利工程質量進行動態監督[10,11]。基樁聲波透射法評判標準及步驟如下：

1)灌注樁缺陷評判：超聲波聲速臨界值以及波幅臨界值結合PSD判據綜合評判灌注樁缺陷。

2)灌注樁均勻度評判：按聲速離散系數Cv分為A、B、C、D 四級，見表3。

表3 聲速離散系數等級表

3)結合灌注樁混凝土勻質性聲速離散系數等級表，根據灌注樁混凝土結構的不同缺陷程度，將灌注樁質量分為四個評判等級：Ⅰ級灌注樁：灌注樁完整或基本完整；Ⅱ級灌注樁：灌注樁存在輕微缺陷，但基樁承載力不受影響；Ⅲ級灌注樁：灌注樁存在明顯缺陷，同時影響到灌注樁的承載力；Ⅳ級灌注樁：灌注樁存在大范圍缺陷，嚴重影響灌注樁的承載力，灌注樁出現非常嚴重的質量問題。

3.6 檢測結果

利用基樁聲波透射法對M水利水電工程渡槽灌注樁進行檢測，質量完整性檢測結果見表4。

表4 灌注樁質量完整性檢測結果

4 結 論

中小型水利工程質量作為我國水利工程建設的重中之重，加強水利工程質量監督和管理刻不容緩，必須采取科學合理的方法不斷提高中小型水利工程質量檢測水平。研究采用基樁聲波透射法檢測水利工程渡槽灌注樁質量，檢測結果表明除渡槽2-1號樁存在輕微缺陷，其他灌注樁均具備較高的完整性，在該批質量檢測中Ⅰ級灌注樁達到90%，Ⅱ級灌注樁由于只是輕微缺陷，不會對灌注樁的承載力造成影響，基本滿足國家質量標準和施工要求，基樁聲波透射法檢測不僅為加快后期工程渡槽順利開展提供可靠的理論依據，而且也為水利水電工程質量檢測開拓新的領域。