聲波透射法在橋梁樁基檢測工作中的應用

季曉滿

摘 要：聲波透射法是一種重要的樁基質量檢測方法，在橋梁工程中有廣泛應用。實踐證實，通過技術應用可以及時發現和解決樁基存在的質量問題和安全問題，確保樁基施工的整體質量。文章以聲波透射法的應用機理為切入點，重點對其在橋梁樁基檢測中的應用要點進行探討。

關鍵詞：橋梁樁基；質量檢測；聲波透射法；應用要點

中圖分類號：U443.15 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0168-02

Abstract： The sonic transmission method is an important method to detect the quality of pile foundation， which is widely used in bridge engineering. It is proved by practice that the quality and safety problems of pile foundation can be found and solved in time through the application of technology， and the overall quality of pile foundation construction can be ensured. Based on the application mechanism of the sonic transmission method， this paper mainly discusses the application of the sonic transmission method in the detection of bridge pile foundation.

Keywords： bridge pile foundation； quality inspection； sonic wave transmission method； application essentials

1 概述

樁基是橋梁工程的主要承載結構，需要承受上部的荷載力，一旦其出現承載力不足等問題，那么可能會造成橋梁基礎不均勻沉降、斷樁等問題，影響了橋梁工程的可靠性與安全性。在當下橋梁樁基質量檢測中，聲波透射法具有很高的檢測準確性，同時操作便捷，經濟性比較強，具有很強的應用和研究價值。

2 聲波透射法在橋梁樁基檢測工作中的應用機理

如圖1為聲波透射法應用的示意圖。在橋梁樁基檢測工作中應用聲波透射法的時候，主要以聲波特性作為主要的檢測依據，具體就是先在被測樁內預埋2根及以上數目的聲測管（它們之間保持豎向相互平行狀態）來構成檢測通道，在其中注入清水當成耦合劑。之后在聲測管中擱置超聲波脈沖發射/接收換能器，這樣就可以使超聲儀激勵發射換能器所產生可以穿過橋梁樁基樁體混凝土的超聲波，待經過換能器接收后借助顯示器將所檢測的超聲波波形進行顯示。然后根據顯示出的超聲波形即可對其穿越混凝土后的首波聲時、接收波主頻率以及波幅等關鍵的聲參數等進行判讀。

通過上述流程，可以通過對橋梁樁基礎樁身缺陷問題所造成的超聲波形或相關參數變化等來對樁身是否存在缺陷問題進行檢測。如果樁身混凝土內部存在孔洞、蜂窩或松散等質量缺陷問題，那么所產生的超聲波會出現繞射或散射變化；根據超聲波的初至到達時間以及能量衰減特性、波形畸變程度和頻率變化等，可以對測量區域當中混凝土的密實度參數等進行準確測定。如圖2所示，對于完整樁基和存在缺陷的樁基，它們在聲波透射法下所得到的波列圖會有所不同，從而可以借此來確定橋梁樁基是否存在質量缺陷。

對于橋梁樁基存在的樁身缺陷質量問題，選用基于平測法的超聲波透射法，可以對存在缺陷的樁基位置進行準確判定，但是該種方法無法進一步對其缺陷的具體范圍進行測定，可以借助斜測法進行測定，即要使收探頭和發探頭二者之間控制合理的高差。考慮到在鉛垂面上安置的徑向換能器本身具有一定指向性，所以相應的收發探頭高差要小于收發探頭之間的水平距離。在通過該缺陷部位的時候，超聲波信號就會出現畸變，配合兩探頭間的高差以及異常區域范圍，就可以近似地判斷樁身缺陷的范圍。如果相應的樁身缺陷比較輕，如聲測管附近存在夾泥情況等，這時會使得信號的畸變范圍縮小，反之則會使信號畸變范圍擴大。此外，還可以采用扇形掃測法更加精確地劃分樁身缺陷部位。

3 聲波透射法在橋梁樁基檢測工作中的應用要點

3.1 聲測管埋設要點

首先，在聲測管埋設的過程中，施工單位需要嚴格按照規定的施工要求和標準進行各項操作。橋梁樁基直徑<1.5m，那么所設置的聲測管數量應該控制在3根；如果橋梁樁基直徑>1.5m，那么為了確保聲測管埋置的科學性和合理性，聲測管埋設的數目應該控制在4根。其次，在埋設完聲測管后，需要借助鋼板來焊接聲測管的底部，期間需要合理控制焊接施工的具體工藝，確保焊接的整體質量，避免實際施工中出現漏漿等影響施工質量問題的行為。最后，在鋼筋籠內部焊接聲測管的過程中，要確保所設置各個聲測管之間保持平行狀態，且借助焊接方式處理各段接頭位置，之后再將其埋置于樁底位置處。考慮到聲測管制作所用的管材比較小，如果所使用管材的直徑比較大，那么為了順利地開展施工作業，一般需要采取分段連接管材的施工工藝。

3.2 收發換能器安裝與使用要點

在實際橋梁樁基檢測中應用聲波透射法期間，檢測人員需要先將扶正器安裝好，在安裝完畢的聲測管中安置發射換能器和接收換能器，且要在安裝完畢后詳細地檢查換能器的安裝情況，確保其在后續的使用過程中可以始終保持正常升降的工作狀態。在實際的橋梁樁基檢測工作中，為了增強信號檢測的性能，需要對檢測儀所設定的各種參數進行合理確定，同時需要在檢測期間做好檢測的關鍵參數控制工作，確保最終顯示器可以對超聲波的波幅等進行清晰顯示。

在檢測點設置期間，一般需要將檢測點的間距控制在0.2～0.5m范圍內，如果發現了異常情況，或者檢測結果存在不清晰的情況，那么在后續的樁基檢測作業中，必須結合實際的橋梁樁基檢測情況，適當地對檢測點進行加密處理，確保各項處理工作得到妥善處理。在接收換能器和發送換能器應用過程中，需要按照自上而下的檢測順序，詳細地記錄波形、發射波和接收波等各項檢測內容。此外，如果發現所觀察和記錄波形存在異常情況，那么可以靈活應用斜測法、扇形掃測法和平測法等超聲波形檢測法來開展超聲波測量工作。特別是橋梁樁基檢測中涉及到比較多的聲測管，那么可以應用分組處理方式，以分組形式來完成相應的橋梁樁基檢測工作。待樁基分組完畢后，可以按照隨機檢測方式對聲測管的安置及應用情況進行檢測。

3.3 橋梁樁基缺陷處理要點

在橋梁樁基缺陷處理中應用聲波透射法的過程中，相應的要點主要體現在如下幾個方面：其一，要靈活應用斜測法、平測法以及扇形掃測法等檢測方法來判斷橋梁樁基缺陷的程度和范圍。在實際的測試過程中，同步測試具有快速特征，所以這可以將其作為樁身缺陷排查的一個重要依據。雖然當下所采用的檢測技術可以在采樣間隔控制在0.1m，能夠確保檢測結果的準確性，且不需要進行加密檢測處理。但是在檢測樁基樁身混凝土缺陷范圍的時候，會降低檢測結果的準確率，所以要在靈活應用斜測法或扇形掃測法等的基礎上，科學制定檢測方案。其二，在橋梁樁基檢測工作中，可能會因為聲測管傾斜問題而影響剖面聲速值檢測結果的準確性，這時可以借助軟件來對聲測管偏差能力進行糾正，但是要對聲速變化的有序性進行控制，避免一味地盲目糾偏操作而造成檢測結果失真問題。其三，要結合橋梁樁基缺陷的實際情況和建設部和交通部等的相關檢測規范，科學劃分樁身的完成情況，依據檢測剖面的聲學參數異常點和偏離情況，準確地判斷樁身類別情況。特別需要注意的是，除了要確保其灌樁的密實性，更要始終基于實際的情況來進行綜合判斷。

3.4 檢測現場問題處理要點

在聲測透射法應用的過程中，檢測現場可能會出現信號突然消失、設備故障以及接受故障問題等，所以實際的現場應用中要結合實際情況進行科學判斷和分析。對于信號的突然消失問題，主要是由于設備系統故障或聲測管內無水，需要檢查聲測管內是否存在水，并對設備系統是否存在故障進行排查，確保及時處理和解決異常情況；對于發射換能器或接收換能器等設備運行故障問題，要及時做好設備的檢修維護工作，在發現問題后要及時進行更換；針對接收換能器存在的接收問題，如果聲測管提出后相應波形恢復正常，那么就意味著換能器存在故障問題，這時候及時替換出現故障問題的接收換能器，之后再進行聲波透射法檢測，確保檢測結果的準確性。

4 結束語

總之，在橋梁樁基檢測工作中應用聲波透射法，可以顯著提升樁基質量檢測的質量和效率。為了順利地應用聲波透射法，需要結合實際的橋梁樁基檢測情況以及施工標準和要求，做好聲波管埋置、換能器等設備安裝和使用，妥善處理橋梁樁基缺陷，另外還要做好檢測現場問題處理，確保可以增強檢測結果的準確性。

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