聲波透射法檢測(cè)樁基時(shí)聲測(cè)管的質(zhì)量控制核心思路分析

摘 要：聲波透射法是檢測(cè)樁基的最為有效和準(zhǔn)確的方法，該方法通過埋設(shè)聲測(cè)管對(duì)樁基樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)，因此埋設(shè)聲測(cè)管的質(zhì)量會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果。鑒于此，本文將在分析聲波透射法含義和檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)樁基時(shí)聲測(cè)管質(zhì)量問題進(jìn)行研究，提出聲測(cè)管對(duì)樁基檢測(cè)質(zhì)量的重要性，并提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：聲波透射法;樁基檢測(cè);聲測(cè)管;質(zhì)量控制

1 聲波透射法檢測(cè)的原理

聲波透射法檢測(cè)是檢測(cè)樁基樁身完整性的最有效手段，該檢測(cè)手段的工作原理是，在樁身內(nèi)埋設(shè)聲測(cè)管，由聲測(cè)管激發(fā)并接受高頻彈性脈沖波，通過對(duì)脈沖波在混凝土樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)反射、投射和散射過程中波動(dòng)特征的檢測(cè)，根據(jù)波的時(shí)間和能量變化特征、頻率變化特征和波形變化程度等來獲得和樁基樁身各截面混凝土部分的聲學(xué)參數(shù)，從而明確混凝土樁基出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的范圍、程度和具體位置，并通過數(shù)據(jù)分析研究評(píng)定樁身的完整性。

2 檢測(cè)時(shí)常見的聲測(cè)會(huì)發(fā)生以下質(zhì)量問題

2.1 聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞的問題

聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞是樁基檢測(cè)時(shí)聲測(cè)管常見的質(zhì)量問題，主要和以下因素有關(guān)：第一在聲測(cè)管埋設(shè)時(shí)對(duì)于聲測(cè)管的接頭、管口和底部等沒有封閉嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致在鐵路工程樁基施工中使外界水分或泥漿液等進(jìn)入到聲測(cè)管中。第二，在安裝和澆筑時(shí)由于鋼筋質(zhì)量問題，或鋼筋籠制作時(shí)采用了薄壁的鋼制波紋管或內(nèi)徑較小的鋼管，導(dǎo)致鋼筋籠出現(xiàn)了撞擊、扭曲等問題，從而使聲測(cè)管的接頭發(fā)生錯(cuò)位甚至變形。第三，在地質(zhì)條件較差的地方，由于沖孔成孔不佳，導(dǎo)致鋼筋籠在下沉過程中出現(xiàn)了聲測(cè)管變形堵塞的問題。第四，如果在施工時(shí)沒有做好嚴(yán)格的過程監(jiān)控，也可能會(huì)出現(xiàn)因小混凝土塊掉入聲測(cè)管內(nèi)而出現(xiàn)變形或堵塞問題。聲測(cè)管出現(xiàn)變形或堵塞，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器無法從底部往上檢測(cè)，不能對(duì)各個(gè)截面進(jìn)行檢測(cè)，所以必須對(duì)引起聲測(cè)管變形或堵塞的原因進(jìn)行深入分析，并采取針對(duì)性的解決措施，加強(qiáng)施工管理，做好聲測(cè)管上部封口、底部和各個(gè)接頭的密實(shí)處理，避免有雜質(zhì)進(jìn)入聲測(cè)管而阻礙換能器的進(jìn)入。

2.2 聲測(cè)管連接方面的問題

聲測(cè)管連接一般使用螺栓連接并采用焊接的方式，焊接連接包括套筒焊接與對(duì)接焊接，焊接會(huì)出現(xiàn)焊渣、毛刺等凸起物，影響換能器在接頭的上下移動(dòng)，如果焊接不當(dāng)就會(huì)影響焊接接頭的密封性，從而出現(xiàn)漏漿的問題，對(duì)接焊接則可能會(huì)出現(xiàn)焊接斷裂的問題。在使用鋼制波紋管時(shí)，不能使用螺栓與焊接連接，常見的是采用橡膠套連接，因?yàn)橄鹉z套材質(zhì)軟容易影響聲測(cè)管接頭的強(qiáng)度與剛度，所以在聲測(cè)管安裝施工以及進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)可能出現(xiàn)錯(cuò)位、脫開的問題。因?yàn)橄鹉z套熱膨脹系數(shù)和混凝土的熱膨脹系數(shù)差距較大，在混凝土澆筑時(shí)水泥水化熱的熱量不容易釋放，從而使橡膠隨著溫度的增大而出現(xiàn)較大變形，而混凝土凝結(jié)后橡膠套又會(huì)因?yàn)闇囟鹊南陆刀l(fā)生收縮變形，使混凝土和聲測(cè)管之間出現(xiàn)較大的縫隙，最終會(huì)影響聲波透射法檢測(cè)的信號(hào)，影響檢測(cè)的結(jié)果。

2.3 斜管問題

聲測(cè)管沒有固定牢固，就會(huì)影響聲測(cè)管之間的平行度，加上安裝不當(dāng)、聲測(cè)管連接固定不好會(huì)引起聲測(cè)管傾斜甚至彎折等問題，嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果，尤其對(duì)聲學(xué)參數(shù)的影響，使推算的聲速和實(shí)際聲測(cè)之間存在較大差別，不但影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效性，而且還會(huì)影響樁身的完整性。

2.4 聲測(cè)管布置問題

聲測(cè)管的布置決定了聲波透射法檢測(cè)的范圍，如果沒有緊密結(jié)合樁基大小進(jìn)行聲測(cè)管數(shù)量、位置和大小的布置，就必定會(huì)影響聲測(cè)管作用的發(fā)揮，在對(duì)波形檢測(cè)時(shí)無法遍及所有截面，也不能從低到高進(jìn)行有效的檢測(cè)與驗(yàn)證。比如聲測(cè)管在某個(gè)位置布置數(shù)量過度、布置過密，影響了介質(zhì)的透聲率，在該截面出現(xiàn)波形嚴(yán)重衰減的問題，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 鐵路工程樁基檢測(cè)時(shí)聲測(cè)管的埋設(shè)要求

聲測(cè)管是采用聲波透射法進(jìn)行樁基檢測(cè)時(shí)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的通道，即為激發(fā)和接受脈沖波能量的通道，必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度與韌性才能承受高頻彈性脈沖波的沖擊。在埋設(shè)鐵路工程樁基檢測(cè)聲測(cè)管時(shí)，首先必須合理選擇聲測(cè)管的材料，使外壁能和混凝土結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，采用較大透聲率、方便安裝且成本較低的鋼管，比如鋼制波紋管、鋼管、硬塑管等，接頭則用螺紋連接。其次，聲測(cè)管必須焊接或綁扎在鋼筋籠內(nèi)并埋設(shè)到樁基底部，管口應(yīng)設(shè)置在工作面以上且所有管口應(yīng)保持等高，有利于樁基檢測(cè)工作的開展。同時(shí)，必須對(duì)聲測(cè)管的底部、管口和各個(gè)接頭處進(jìn)行密封處理，使聲測(cè)管內(nèi)部通常完好，各個(gè)聲測(cè)管需保持平行，保持間距的均勻性。此外，關(guān)于聲測(cè)管埋設(shè)的數(shù)量、大小等都需要緊密結(jié)合具體工程樁基大小按相關(guān)施工規(guī)范和檢測(cè)規(guī)范來確定。

4 聲測(cè)管施工質(zhì)量控制措施

4.1 針對(duì)聲測(cè)管變形或堵塞問題的解決措施

當(dāng)樁基檢測(cè)中使用長(zhǎng)鋼筋還不能深入到聲測(cè)管的底部，則可以確定是由于漏漿問題引起的聲測(cè)管堵塞，為使換能器順利到達(dá)底部，在灌注混凝土前應(yīng)向聲測(cè)管中灌入清水來平衡管內(nèi)外的壓力差，降低出現(xiàn)漏漿的概率。其次，加強(qiáng)對(duì)聲測(cè)管管材質(zhì)量的控制，禁止使用薄壁鋼制波紋管作為聲測(cè)管，采用管壁厚度至少在3mm以上的鋼管，鋼管內(nèi)徑在43-60mm范圍內(nèi)，并加強(qiáng)對(duì)聲測(cè)管安裝施工的保護(hù)，采用科學(xué)合理的施工方法，在檢測(cè)工作前做好對(duì)聲測(cè)管質(zhì)量的檢測(cè)，及時(shí)處理堵塞或變形問題。再次，參考預(yù)應(yīng)力鋼筋施工經(jīng)驗(yàn)，在聲測(cè)管中插入塑料管在完成混凝土初凝工作后再拔出。

4.2 針對(duì)聲測(cè)管連接問題的解決措施

為保證聲測(cè)管連接良好，為聲波透射法檢測(cè)提供好的環(huán)境，應(yīng)根據(jù)審車管連接的位置、橡膠套的長(zhǎng)度以及出現(xiàn)質(zhì)量問題的影響范圍等來判斷樁身的質(zhì)量，或?qū)⒙暡ㄍ干浞▽z測(cè)和其他檢測(cè)方式結(jié)合起來使用。對(duì)于質(zhì)量嚴(yán)重?fù)p壞的樁，在檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)波形嚴(yán)重變形，波速嚴(yán)重偏低，但是取芯時(shí)卻沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，在查看后發(fā)現(xiàn)聲測(cè)管的某個(gè)位置有一個(gè)較大的連接縫，經(jīng)過分析判斷是因?yàn)槁暅y(cè)管橡膠套的收縮變形而引起了這一處連接縫，而該問題的存在是影響樁基質(zhì)量和樁基檢測(cè)結(jié)果的主要原因。在連接時(shí)既要考慮安裝的難度、工作效率，還必須考慮管材對(duì)連接質(zhì)量的影響，如只能使用套筒連接時(shí)則不能再用對(duì)接焊接和橡膠套連接。

4.3 針對(duì)斜管問題的解決措施

針對(duì)斜管問題，應(yīng)使用鋼管作為聲測(cè)管，并在焊接時(shí)用鋼管代替部分主鋼筋截面。考慮到鋼管的剛度較大，所以在安裝施工時(shí)應(yīng)在保證做好安裝施工過程質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，保持鋼管的平行度和平直度。

4.4 針對(duì)聲測(cè)管布置問題的解決措施

為避免檢測(cè)失誤，聲測(cè)管布置應(yīng)采用四邊中心布置，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下可在四角布置的基礎(chǔ)上再增加一根聲測(cè)管。此外，對(duì)于聲測(cè)管布置的具體位置、數(shù)量、直徑大小以及密度等都應(yīng)該結(jié)合具體樁基工程實(shí)際情況和聲波透射法檢測(cè)的要求進(jìn)行合理布置，以充分發(fā)揮聲測(cè)管的作用。

5 結(jié)語

本文圍繞聲波透射法樁基檢測(cè)，對(duì)聲測(cè)管常見的質(zhì)量問題及其影響因素、對(duì)聲測(cè)管的埋設(shè)要求以及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并得出以下結(jié)論：第一，聲測(cè)管出現(xiàn)變形、堵塞等問題會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器無法到達(dá)聲測(cè)管的底部而影響聲波透射法樁基檢測(cè)的效率、質(zhì)量和成本。第二，聲測(cè)管連接時(shí)接頭處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致聲參數(shù)的異常。第三，聲測(cè)管布置位置、數(shù)量、大小和密度等會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。針對(duì)上述問題應(yīng)采取針對(duì)性的解決措施并加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制，在檢測(cè)前再次檢查聲測(cè)管是否暢通，管壁是否完好，只聲測(cè)管符合測(cè)量要求才能保證聲波透射法樁基檢測(cè)工作順利完成。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張銳民（1979～），男，漢，廣東潮安人，本科，工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ鼗鶚痘鶛z測(cè)。