超聲波在路橋基樁檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

王雯萱

摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)路橋工程基樁檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用水平有所提高，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)的基樁檢測(cè)工作所產(chǎn)生的弊端和不足，保證路橋工程基樁檢測(cè)工作質(zhì)量和效果，維護(hù)路橋工程基樁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，使工程建設(shè)單位實(shí)現(xiàn)更高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。基于此，對(duì)超聲波在路橋基樁檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)進(jìn)行研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：超聲波;路橋工程;基樁檢測(cè)

引言

在目前的路橋施工實(shí)踐當(dāng)中，路橋樁基工程以工程量較大、隱蔽性較強(qiáng)、施工質(zhì)量較難控制而導(dǎo)致出現(xiàn)相關(guān)質(zhì)量問題。因此應(yīng)及時(shí)檢測(cè)路橋樁基的質(zhì)量，確保后續(xù)施工的有序推進(jìn)。目前超聲波檢測(cè)是路橋樁基檢測(cè)的一種常用方法。

1超聲波在路橋基樁檢測(cè)工作過程中的應(yīng)用原理和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

由于超聲波所具有的特殊性質(zhì)，在不同的介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行傳播的速率也有著明顯的差異性，且超聲波在傳輸過程中，受到外部環(huán)境的影響會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如超聲波的傳播可能會(huì)產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。從物理學(xué)的角度，超聲波在直線傳播過程中，主要影響因素包含兩個(gè)方面，即超聲波傳播介質(zhì)的密度和介質(zhì)的彈性情況，因此如果樁基混凝土的材料質(zhì)量始終保持同一種類型，則超聲波在傳播過程中會(huì)始終保持直線傳播，如果樁基內(nèi)部材質(zhì)產(chǎn)生變化，則超聲波的傳播會(huì)產(chǎn)生彎曲狀況，且材料內(nèi)部缺陷問題越明顯，超聲波在內(nèi)部傳播過程中所形成的損耗量也就越明顯，超聲波在傳播過程中的曲線會(huì)產(chǎn)生比較明顯的波動(dòng)情況，通過超聲波檢測(cè)法，主要是利用超聲波在傳播過程中所形成的曲線變化情況，可以有效判斷出道路橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的各種質(zhì)量缺陷問題，且對(duì)產(chǎn)生質(zhì)量問題的確切位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。這種檢測(cè)技術(shù)方法不但節(jié)省了大量的人力與物力，且實(shí)際的檢測(cè)工作結(jié)果更加精確，可以充分實(shí)現(xiàn)基樁的無損檢測(cè)，不需要破壞基樁內(nèi)部構(gòu)造就可以實(shí)現(xiàn)缺陷位置的有效檢測(cè)和判斷。

2超聲波技術(shù)的基本原理

超聲波是頻率超過20000 Hz的一種聲波。具有良好的定向效果、較強(qiáng)的滲透能力、容易獲得集中的聲能和長(zhǎng)距離的水中傳播。可用于測(cè)距儀、測(cè)速、清潔、焊接、粉碎、殺菌消毒等。超聲波技術(shù)在許多行業(yè)中起著很大作用，其原理主要取決于波的兩個(gè)特性：第一，在不同介質(zhì)的界面反射和斷裂;第二，同一頻率的聲波在不同介質(zhì)中移動(dòng)時(shí)，波長(zhǎng)和速度不同。特別是在檢查公路橋梁樁基時(shí)，樁基的主要材料通常是混凝土。當(dāng)樁基礎(chǔ)中使用的混凝土均勻無裂紋時(shí)，超聲波表明了線性均勻波長(zhǎng)輸送的狀態(tài)。當(dāng)混凝土材料離散甚至斷裂時(shí)，會(huì)導(dǎo)致超聲折射顯示的彎曲和波長(zhǎng)的變化，還會(huì)消耗大量的超聲波能量。因此，技術(shù)人員可以通過測(cè)量超聲波在混凝土中的傳播是否會(huì)引起彎曲和波長(zhǎng)變化來測(cè)量道路和橋梁樁基主要材料的均勻性，不僅可以查明是否存在質(zhì)量問題，還可以找出缺陷的位置，從而有效地節(jié)省人力和材料資源。超聲波技術(shù)是一種無損檢測(cè)技術(shù)。由于樁基礎(chǔ)埋在地下，有必要事先將聲波管道埋在樁基礎(chǔ)上，以免破壞路橋樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3超聲波在路橋基樁檢測(cè)工作中的具體應(yīng)用

3.1樁基樁外孔透射法

在無換能器的情況下設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)的通孔或上部時(shí)，工程師可以使用樁基礎(chǔ)外土層中的鉆孔作為檢測(cè)通道。在試驗(yàn)中，有必要在樁的頂層放置一臺(tái)發(fā)送性能相對(duì)較高的變換器。此時(shí)，錄音轉(zhuǎn)換器可以從堆棧外的孔緩慢地從上到下放置。超聲波沿樁體混凝土向下傳播時(shí)，穿過孔與樁基之間的分層表面，然后通過孔內(nèi)耦合水到達(dá)接收轉(zhuǎn)換器。該過程完成后，基本上可以測(cè)量超聲波的聲學(xué)參數(shù)值，并根據(jù)發(fā)出的信號(hào)評(píng)價(jià)樁基的原始質(zhì)量。但是，用這種方式測(cè)量樁基長(zhǎng)度有一些限制。一般來說，超聲波在土壤中迅速減弱，這只能粗略地判斷夾層、破碎樁和局部界面縮短。

3.2補(bǔ)強(qiáng)與第二次檢測(cè)

當(dāng)樁基礎(chǔ)出現(xiàn)聲音傳輸方法識(shí)別的問題時(shí)，參與施工、設(shè)計(jì)、業(yè)主等單位應(yīng)召開會(huì)議，討論該樁基礎(chǔ)出現(xiàn)問題的原因，并給出解決方案。一般情況下，芯孔可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，以檢查芯塊中是否包含泥漿。檢查后，如果中央部分存在明顯缺陷，混凝土將與泥漿混合分離，這可以證明該樁與先前的試驗(yàn)結(jié)果相符。因此，為了負(fù)責(zé)工程，應(yīng)將缺陷部分挖出來。如果極其嚴(yán)重的話，那堆東西應(yīng)該被沖走再重新注入。如果此樁中部沒有明顯缺陷，而只是部分分離混凝土，經(jīng)與不同單位協(xié)商后，可通過高壓擠壓來壓縮混凝土質(zhì)量。填充完畢后，可以再次進(jìn)行超聲波檢查，對(duì)異常位置應(yīng)進(jìn)行加密檢查。當(dāng)確定此樁的聲速、振幅和波形等聲學(xué)參數(shù)通過注漿在正常范圍內(nèi)時(shí)，可以判斷此二級(jí)樁質(zhì)量合格，可正常使用。

3.3鉆孔灌注樁混凝土夾泥現(xiàn)象檢測(cè)

比如，相應(yīng)的技術(shù)測(cè)試結(jié)果表明，正常波形的第一波起動(dòng)足夠清晰，振幅和波速較高，曲線相對(duì)規(guī)律。多數(shù)情況下，當(dāng)其深度約7米時(shí)，會(huì)產(chǎn)生明顯的異常超聲現(xiàn)象，而異常波起始點(diǎn)則難以識(shí)別，振幅相對(duì)較弱，波速較低，曲線變形較大。對(duì)頻率譜進(jìn)行了研究。一般來說，頻率譜38 kHz，異常頻率譜16 kHz。從對(duì)上述內(nèi)容的分析出發(fā)，結(jié)合施工技術(shù)，假定在與該檢測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置存在泥漿封閉或低強(qiáng)度混凝土，并結(jié)合樁體的具體類型，將地基樁作為第三類樁進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過挖掘驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)異常位置評(píng)估了污泥夾雜物現(xiàn)象在檢測(cè)中的應(yīng)用。該橋梁采用的注漿方法是泥擋土墻水下注漿技術(shù)。污泥吸收的主要原因是泵送混凝土的管道堵塞，導(dǎo)致澆注料樁連續(xù)斷裂，導(dǎo)致較長(zhǎng)的間隔最終超過混凝時(shí)間，污泥包埋混凝土逐漸固結(jié)。之后，當(dāng)混凝土澆筑再次進(jìn)行時(shí)，上述缺陷會(huì)出現(xiàn)在嵌入樁側(cè)的該位置。

4現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要點(diǎn)

4.1全面整理基樁檢測(cè)數(shù)據(jù)

技術(shù)人員必須在完成樁基礎(chǔ)試驗(yàn)的所有具體操作后，對(duì)樁基礎(chǔ)現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和排序。在對(duì)不同樁的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行排序時(shí)，應(yīng)避免遺漏一些重要的試驗(yàn)信息，為以后的施工提供科學(xué)依據(jù)。當(dāng)前，信息技術(shù)似乎可以用來處理樁檢數(shù)據(jù)，以確保相應(yīng)的檢數(shù)據(jù)正確存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外，技術(shù)人員還應(yīng)反復(fù)檢查檢測(cè)數(shù)據(jù)，并應(yīng)徹底消除檢測(cè)錯(cuò)誤。

4.2首先檢查聲測(cè)管暢通情況

用干凈的水填充每個(gè)聲學(xué)管，并將收發(fā)器放在不同的聲波管中。平整過程中，提升機(jī)收發(fā)轉(zhuǎn)換器應(yīng)保持相同深度。傾斜測(cè)量時(shí)，提升機(jī)換能器高程差應(yīng)保持恒定，兩傳感器連接線與水平之間夾角不應(yīng)大于30。換能器應(yīng)同步提升，速度不應(yīng)太高，聲波線路之間的距離不應(yīng)大于100 mm。信號(hào)的時(shí)程曲線應(yīng)隨時(shí)記錄下來，并讀取聲參數(shù)。檢查過程中，如果在記錄的信號(hào)時(shí)程曲線中發(fā)現(xiàn)異常，有必要添加聲學(xué)線，或者根據(jù)需要使用傾斜測(cè)量和風(fēng)機(jī)測(cè)量，重復(fù)添加測(cè)量，以確定故障的位置和空間分布范圍，消除非樁因素引起的異常。

4.3嚴(yán)格按照檢測(cè)流程進(jìn)行處理

樁身檢驗(yàn)必須能保證符合目前的檢驗(yàn)操作步驟，只有符合技術(shù)檢驗(yàn)方法，才能得出完整科學(xué)的檢驗(yàn)結(jié)論。在混凝土試驗(yàn)實(shí)踐中，基本試驗(yàn)方法一般包括嵌入聲波管道、固定樁基礎(chǔ)、放置試驗(yàn)裝置、密封試驗(yàn)管道兩端以及隨后的試驗(yàn)處理。技術(shù)人員應(yīng)特別注意樁基礎(chǔ)已放置到位，測(cè)量管內(nèi)部已充滿清潔水。當(dāng)聲學(xué)管道關(guān)閉時(shí)，管道底部和管道頂部必須關(guān)閉。

4.4現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)盡量一次獲取波頻特性

對(duì)于橋梁樁基檢測(cè)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率，以盡量減小頻域和時(shí)間范圍對(duì)檢測(cè)樁基的影響。此外，還應(yīng)考慮泄漏波和疊加波對(duì)受檢樁基的影響。

結(jié)束語(yǔ)

工程基樁施工中，由于諸多因素的影響，必然會(huì)出現(xiàn)一些問題，超聲波傳輸方法是一種無損檢測(cè)方法，能夠?qū)こ袒鶚哆M(jìn)行全面準(zhǔn)確的檢測(cè)，對(duì)于保證工程基樁的良好質(zhì)量具有重要意義。超聲傳輸方法有特殊的原理，在技術(shù)基礎(chǔ)調(diào)試中有許多方法。超聲傳輸法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用及其影響是本文的主要研究?jī)?nèi)容。

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