低應(yīng)變法和聲波透射法在樁基檢測(cè)中的綜合應(yīng)用

劉祥君

摘 要：近年來，低應(yīng)變法和聲波透射法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了超聲波透射法在基樁檢測(cè)中的運(yùn)用，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從多個(gè)角度與方面就該課題展開了研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)，望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變法；聲波透射法；樁基檢測(cè)；應(yīng)用

1 前言

作為樁基檢測(cè)中的一項(xiàng)重要方面，對(duì)低應(yīng)變法和聲波透射法的應(yīng)用極為關(guān)鍵。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)低應(yīng)變法和聲波透射法的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化樁基檢測(cè)工作的最終整體效果。

2 概述

隨著國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，各種大型建筑都修建起來，由于場(chǎng)地的表層土質(zhì)不足以承載擬建物，樁基工程是必不可少的組成部分。由于施工過程中施工質(zhì)量，施工工藝，地質(zhì)條件等因素的影響，樁身質(zhì)量也受到影響。低應(yīng)變反射波與聲波透射是樁基檢測(cè)中最常用的兩種檢測(cè)方法。對(duì)于樁身質(zhì)量評(píng)價(jià)有重要作用。低應(yīng)變反射波法是建立在波動(dòng)理論基礎(chǔ)上，將樁假設(shè)為一維彈性連續(xù)桿。在樁頂向下激發(fā)低能量的彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身內(nèi)存在明顯波阻抗差異界面（如樁底分界面、擴(kuò)徑、縮徑、斷裂、離析等），將產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波和資料處理即得到來自樁身不同部位的反射信號(hào)。根據(jù)樁底信號(hào)，計(jì)算樁身應(yīng)力反射波速，判斷樁身完整性及其缺陷類型及部位。

3 超聲波透射法在基樁檢測(cè)中的運(yùn)用方式

3.1 樁內(nèi)單孔透射法檢測(cè)

在某些時(shí)候可用檢測(cè)通道的數(shù)量會(huì)受到限制，甚至有時(shí)只有一個(gè)通道可用于檢測(cè)，如混凝土鉆芯取樣后需要檢測(cè)孔道周圍混凝土的質(zhì)量，這時(shí)就可采用單孔檢測(cè)法進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)。在某個(gè)孔中放置換能器，兩個(gè)換能器之間使用隔聲材料進(jìn)行分隔，發(fā)射換能器所發(fā)射出的超聲波通過耦合水進(jìn)入到孔壁混凝土表層，表層滑行一段后會(huì)經(jīng)過耦合水到達(dá)兩個(gè)換能轉(zhuǎn)換器上，進(jìn)而獲得各項(xiàng)所需要的聲學(xué)參數(shù)。采用這種方式進(jìn)行基樁檢測(cè)時(shí)需使用信號(hào)分析技術(shù)，以盡可能地排除管中的干擾，但若孔道內(nèi)設(shè)置了鋼制套管，則不能采用此種方法。

3.2 樁外孔透射法檢測(cè)

當(dāng)基樁內(nèi)沒有可用的換能器通道或者基樁結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始施工時(shí)，可以在樁邊的土層中進(jìn)行鉆孔，以此作為檢測(cè)通道，同時(shí)可將功率較大的平面換能器放置在樁頂面處，并在樁外孔中由上而下將接收換能器緩慢放下，這時(shí)由上而下沿樁身傳播的超聲波會(huì)將穿透樁與孔之間的土層，通過孔中耦合水進(jìn)入接收換能器，進(jìn)而獲得每個(gè)超聲波測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)，而依據(jù)聲學(xué)參數(shù)的變化就可初步判定基樁的質(zhì)量。但這種方法受超聲波能量的限制，可測(cè)的基樁長度不大，一般情況下只能進(jìn)行縮頸、斷樁、夾層等的判定。

3.3 樁內(nèi)跨孔透射法檢測(cè)

采用樁內(nèi)跨孔透射法要預(yù)先在基樁內(nèi)埋設(shè)聲測(cè)管，待管內(nèi)注滿水后將接收和發(fā)射換能器分別安置在聲測(cè)管中，檢測(cè)時(shí)由發(fā)射換能器所發(fā)出的超聲波經(jīng)過兩管之間的混凝土而到達(dá)接收換能器，超聲波在兩換能器之間掃過的面積就是實(shí)際有效的檢測(cè)面積。另外依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件的不同，可以采取多種測(cè)試方法來獲取聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)各種聲學(xué)參數(shù)的變化即可對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行判定。

4 低應(yīng)變法和聲波透射法在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

4.1 測(cè)試前的準(zhǔn)備工作

（1）被檢樁的混凝土齡期大于14d；（2）聲測(cè)管內(nèi)灌滿清水，且保持暢通；（3）調(diào)查、收集待檢工程及受檢樁的相關(guān)技術(shù)資料和施工記錄，比如樁的類型、尺寸、標(biāo)高、施工工藝、地質(zhì)狀況、設(shè)計(jì)參數(shù)、樁身混凝土參數(shù)、施工過程及異常情況記錄等信息；（4）聲測(cè)管處理澆注混凝土前，一定要仔細(xì)綁扎聲測(cè)管，保持聲測(cè)不發(fā)生變形和彎曲，澆注后，用橡皮塞堵住管口，以保證沒有雜物落入管內(nèi)，維持管內(nèi)通暢。檢測(cè)前，將聲測(cè)管灌滿水（作為聲波傳播的介質(zhì)）。（5）用鋼卷尺測(cè)量樁頂面各聲測(cè)管之間外壁凈距離，作為相應(yīng)的兩聲測(cè)管組成的檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)測(cè)距，測(cè)試誤差小于1%；（6）換能器以及聲波儀將換能器緩慢平穩(wěn)地放入聲測(cè)管內(nèi)，并通過定滑輪將若干個(gè)換能器控制在同一標(biāo)高，其累計(jì)相對(duì)高差不應(yīng)大于20mm，并隨時(shí)校正。并通過數(shù)據(jù)線將聲波檢測(cè)計(jì)數(shù)據(jù)儀、換能器電纜線和聲波儀三者連接在一起。

4.2 數(shù)據(jù)采集

對(duì)于聲時(shí)值和波幅值出現(xiàn)異常的部位，應(yīng)采用水平加密、等差同步或扇形掃測(cè)等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴(yán)重程度。

4.3 數(shù)據(jù)分析處理與判定

（1）聲速分析：聲波的聲速在樁基質(zhì)量檢測(cè)中數(shù)值較為穩(wěn)定，這主要是因?yàn)槁曀俚拇笮∨c介質(zhì)的密度相關(guān)性大。由于樁基施工中采用相同的配合比來生產(chǎn)混凝土，所以樁基的整體密度相差不大。采用聲速變化來對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)就不十分貼切，可以作為參考指標(biāo)使用。

（2）波幅分析：當(dāng)樁的內(nèi)部出現(xiàn)缺陷（離析、疏松、夾泥等），聲波因穿過缺陷區(qū)，產(chǎn)生各種折射、反射以及繞行，不僅會(huì)導(dǎo)致波速下降，也會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的波幅（波能量）下降。因此，聲波波幅也是判斷混凝土質(zhì)量的重要因素。波幅判斷依據(jù)：用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，若實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值，其作為混凝土缺陷可疑區(qū)域，即：

[AP=Am]-6

[Am]=[i=1nAin]

其中，AP是波幅臨界值（dB）；Am是波幅平均值（dB）；Am是第i個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)波幅值（dB）。

（3）主頻判據(jù)。聲波經(jīng)過混凝土之后會(huì)發(fā)生一系列的折射和反射作用，所以聲波在到達(dá)接收器之后所接受到的主頻會(huì)發(fā)生一定程度的漂移造成主頻產(chǎn)生衰減，通過實(shí)測(cè)主頻發(fā)生衰減的程度就能夠?qū)炷恋馁|(zhì)量做出較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。通過聲波透射法檢測(cè)獲得的主頻的衰減程度越大，就表明該位置處的樁基混凝土質(zhì)量越差。同波幅分析相類似，主頻數(shù)據(jù)的在一定程度上會(huì)受到檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)工作狀態(tài)的影響，還會(huì)受到檢測(cè)的樁長和聲波耦合情況的影響。主頻的變化也呈現(xiàn)正態(tài)分布的特征。另外主頻數(shù)據(jù)的獲取沒有聲速獲取數(shù)據(jù)穩(wěn)定，跟波幅數(shù)據(jù)分析對(duì)病害的反映相對(duì)較弱，在實(shí)際的樁基質(zhì)量檢測(cè)中主頻數(shù)據(jù)變化只是作為波幅數(shù)據(jù)分析之外的一種輔助判斷措施。

5 結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)低應(yīng)變法和聲波透射法在樁基檢測(cè)中應(yīng)用的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的樁基檢測(cè)工作過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)低應(yīng)變法和聲波透射法關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。

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