李鵬 王育鋒

摘 要：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，樁基在交通領(lǐng)域的作用也日益凸顯，然而樁基工程作為隱蔽工程，在施工過程中所受到的不確定性因素較多，樁基的安全性以及其施工的質(zhì)量也越來越受到關(guān)注。聲透射法檢測樁基能夠迅速的、準(zhǔn)確的、經(jīng)濟(jì)的發(fā)現(xiàn)缺陷位置、大小、類型等參數(shù)而得到廣泛的應(yīng)用。為此，本文基于聲波透射法的工作原理，結(jié)合具體案例，對其檢測應(yīng)用效果進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：聲波透射法;橋梁樁基;檢測結(jié)果

1 聲波透射法的工作原理

聲波透射法的原理主要是通過在樁的一側(cè)發(fā)射探頭把電能迅速轉(zhuǎn)化成聲波等機(jī)械能，利用探頭發(fā)出的超聲波可穿透混凝土樁的性質(zhì)，在混凝土樁的另一側(cè)，用接收探頭接收超聲波并將超聲波還原處理成電信號同時做放大處理到可在示波器上清晰顯示的程度，數(shù)碼顯示器可清晰顯示聲波的歷時并將打印數(shù)值。結(jié)合所探測的混凝土厚度、發(fā)射與接收探頭的距離及超聲波脈沖發(fā)出與到達(dá)時間，可以計算得到超聲波在混凝土樁內(nèi)的傳播聲速。

利用計算得到的超聲波聲速可以對樁身混凝土的質(zhì)量進(jìn)行直接判斷，得到的超聲波波速越大說明混凝土越密實;聲速越小則說明混凝土越松散，或是聲波脈沖傳輸路徑中存在缺陷，如孔洞、裂縫、離析等。通過這一方式能夠?qū)渡砘炷恋耐暾耘c質(zhì)量加以較好的檢驗。

聲波透射法檢驗樁身質(zhì)量的主要內(nèi)容是將測管預(yù)埋在樁身中并將測管的下端口密封。利用聲波投射法進(jìn)行測試時，首先把耦合劑（通常采用水或機(jī)油）灌入管內(nèi)并充滿，隨后將聲波發(fā)生探頭和聲波接收探頭分別放置在預(yù)測管內(nèi)不同高度，保持一定的高度差。

測試中保持2個探頭同時下降或上升。測試可以選擇自動法或者手動法，若選擇自動法，則需要將聲波探頭沿樁長提升或下降1次;如果選擇手動法，則需要在探頭提升一定距離后進(jìn)行1次檢測，以取得波速沿樁長的變化曲線。在正常混凝土樁中聲波的傳播速度是：3200～4000m/s，如果傳播過程中遇到的混凝土存在一些缺陷，那么聲波就會出現(xiàn)衰減的情況，有些聲波會跳過缺陷傳播，這就在一定程度上延長了傳播時間，使波速減小，這種情況可稱之為漫射現(xiàn)象。

如果傳播過程中遇有空洞的空氣界面，就會出現(xiàn)反射和散射，這會減小聲波傳播的波幅。導(dǎo)致混凝土無法連續(xù)的這些缺陷最終導(dǎo)致聲波的傳播路徑復(fù)雜化，波形畸變。因此，超聲波在存在孔洞、裂縫等缺陷的混凝土中傳播時，則超聲波波幅會較正常波幅大幅減小，聲時會加大，波形發(fā)生畸變情況。

2 聲波透射法在橋梁樁基缺陷檢測中的應(yīng)用要點

1）設(shè)備儀器選擇。在具體應(yīng)用過程中應(yīng)對其儀器設(shè)備進(jìn)行選擇設(shè)置。其中，聲波透射法中的收發(fā)換能器主要負(fù)責(zé)其聲波發(fā)放、接收任務(wù)。其具體參數(shù)設(shè)置如下：第一，該儀器設(shè)備的外徑小于測管內(nèi)徑，有效工作段長度不大于150mm;第二，該諧振頻率要設(shè)置在30-50kHz，且水密性滿足1Mpa水壓不滲水;第三，聲波透射法中的設(shè)備檢測儀器需要具有一定的可視性、顯示功能。可以實時顯示與自動信息記錄檢測;第四，該儀器設(shè)備系統(tǒng)頻帶寬度應(yīng)設(shè)置為1kHz～250kHz上下之間，且最小采樣相關(guān)間隔需小于0.5μs，其測量誤差率應(yīng)小于3%。

2）聲測管埋設(shè)。在聲測管埋設(shè)置中一定要注重其科學(xué)性、合理化。具體如下：當(dāng)樁徑小于等于800mm時，根據(jù)實際情況與具體要求埋設(shè)2根以上的聲測管;該樁徑應(yīng)在800mm-1600mm之間。此時應(yīng)該埋設(shè)4根以上聲測管器材;當(dāng)樁徑大于2000mm時，可以預(yù)埋4根以上的聲測管。同時，聲測管內(nèi)徑宜50-60mm。對聲測管布置，需要對其進(jìn)行沿樁身通長設(shè)計，且對其下端進(jìn)行封閉，目的是保障其焊接質(zhì)量，防止混凝土跑漿至聲測管內(nèi)。在進(jìn)行混凝土澆筑之前，一定要對聲測管進(jìn)行有效加固與綁定，保證其各個聲測管的有效平行。

3）現(xiàn)場檢測要點。第一，對聲測管暢通實際情況進(jìn)行檢測，先對聲測管進(jìn)行清水注滿，并將其收發(fā)換能器安放在不同設(shè)備聲測管當(dāng)中去。第二，平測中，收發(fā)換能器在進(jìn)行提升流程一定要與中其保持深度一樣;第三，斜測中，收發(fā)換能器進(jìn)行提升流程中一定要對其高差進(jìn)行保持，其兩個相關(guān)換能器連線同其水平角度應(yīng)小于40°。在其進(jìn)行質(zhì)量檢測當(dāng)中，一旦發(fā)現(xiàn)其記錄信號中程曲線產(chǎn)生異常變化，可以對其聲測線及運(yùn)用斜測、扇測等手段等進(jìn)行增加，為排除其非樁身原因造成的異常變化奠定基礎(chǔ)。

4）數(shù)據(jù)分析。在選擇聲波透射法對其樁基進(jìn)行檢測中，主要以采集獲得的聲速、波幅、聲時等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，將樁身混凝土的質(zhì)量問題進(jìn)行充分體現(xiàn);同時，也可以選擇計算聲時的方法，即在深度曲線上相近兩點連線中的斜率及聲時差統(tǒng)計，并對其進(jìn)行乘積PSD，最后進(jìn)行其質(zhì)量確定。在其實際測量中一旦發(fā)現(xiàn)其參數(shù)出現(xiàn)明顯差異，可認(rèn)定該樁身中的質(zhì)量存在嚴(yán)重問題。另外，在對樁基質(zhì)量檢測過程中，可以綜合以下方法，例如：平測法、扇測法、斜測法等技術(shù)手段。進(jìn)而為樁身缺陷的主要情況及情況程度進(jìn)行判定。當(dāng)然，也可能發(fā)生該聲測管出現(xiàn)不平行等情況，主要是該樁身質(zhì)量出現(xiàn)問題引發(fā)的聲學(xué)參數(shù)異常變化，進(jìn)而會對從檢測實質(zhì)結(jié)果造成波及。出于保證檢測結(jié)果的科學(xué)性、精準(zhǔn)性角度出發(fā)。一定要對其進(jìn)行規(guī)范糾正。最后，一定要結(jié)合該工程地質(zhì)實際情況、施工技術(shù)、施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及采集信息數(shù)據(jù)等，為樁身的完整性進(jìn)行科學(xué)、合理劃分，結(jié)合各種因素進(jìn)行全面判定。

3 案例分析

該橋梁工程樁基采用混凝土進(jìn)行灌注，混凝土強(qiáng)度為C30，工程共灌注421根樁，樁徑為1000mm，樁長28m。根據(jù)巖土工程勘察報告，該工程地層情況如下：

1）雜填土，平均厚度為3.47m，雜色，松散，土質(zhì)不均，主要成分為碎磚碎石混粉土，局部為混凝土地坪。2）粉土，平均厚度為5.36m，灰黃色，濕，稍密中密，含云母碎片，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度和韌性低。3）黏土，平均厚度為5.89m，灰黃色，可塑，含鐵錳質(zhì)浸染和少量鈣質(zhì)結(jié)核切面光滑，韌性和干強(qiáng)度中等。4）粉質(zhì)黏土，平均厚度為8.74m，灰黃色，可塑，切面稍光滑，韌性和干強(qiáng)度中等。5）粉土，平均厚度為6.86m，灰黃色，濕，中密密實，含云母片，搖震反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，韌性和干強(qiáng)度中等。6）粉砂，平均厚度為5.69m，灰黃色，飽和，密實，顆粒級配差，含云母碎片，偶見砂盤，粒徑2-7cm，偶見貝殼碎片。7）黏土，平均厚度為4.88m，灰綠色，硬塑，含鐵錳質(zhì)浸染和鈣質(zhì)結(jié)核，切面光滑，韌性和干強(qiáng)度高。

本次檢測主要檢測樁身完整性和均勻性，一共檢測了30根樁基，樁徑有三種，800mm，900mm，1600mm，樁長分別為6m，4m，8m。檢測工作參照現(xiàn)行基樁檢測技術(shù)規(guī)范，本文選取了其中2根樁基的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分別是1號基樁和2號基樁。

第一，1號基樁樁長7m，當(dāng)以聲速作為判據(jù)時，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)可知，樁身上部1.4m及2.1m處聲速明顯低于臨界值4.084km/s。當(dāng)以聲幅作為判據(jù)時，其值也低于聲幅臨界值88.4dB，并且聲時明顯變長，PSD曲線發(fā)生突變，由此可以判斷出這兩處可能存在一定缺陷。5.9m～6.6mPSD曲線和聲波聲幅異常情況較嚴(yán)重，初步判斷存在缺陷，缺陷可能是由于混凝土離析出現(xiàn)粗骨料大量堆積細(xì)骨料較少造成的，該樁屬于Ⅲ類樁。第二，2號基樁樁的聲速以及聲幅都不大于臨界值，PSD曲線沒有發(fā)生突變，由此判斷該樁的樁身完整性較好，屬于Ⅰ類樁。

相較于其他的樁身完整性檢測方法，聲波透射法實時反映樁內(nèi)各點的聲時聲速波幅等數(shù)據(jù)，克服了受樁長限制的缺陷，并且檢測時對樁身無損傷，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，因此得到高度認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)束語

綜上所述，樁基是橋梁工程的基礎(chǔ)，屬于隱蔽工程，在施工條件、地質(zhì)環(huán)境、機(jī)械設(shè)備等眾多因素的制約下，很容易出現(xiàn)斷樁、離析、縮頸等樁基病害，這些病害將會對樁基耐久性、承載力造成嚴(yán)重影響。若無法及時、有效地對相關(guān)病害進(jìn)行檢測與處理，勢必會危害整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全?；鶚兜耐暾詿o損檢測方法有很多種，常使用的方法有低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法及鉆芯取樣法。其中，聲波透射法以其靈敏度高、速度快、成本低等優(yōu)點在橋梁樁基缺陷檢測中使用最為頻繁。

參考文獻(xiàn)

[1]陳子才.聲波透射法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].廣東科技，2012，21（13）：138-139.

[2]李民.聲波透射法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，（19）：122-122.