超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應(yīng)用

1、    超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應(yīng)用    王恩華 江俐敏 王智德 羅浩摘要：通過介紹橋梁基樁檢測的不同方法以及各自方法的適用范圍，本文選用超聲波透射無損傷檢測作為橋梁基樁完整性檢測方法，介紹其工作原理以及現(xiàn)場檢測方法，通過聲速、波幅、psd三個方面的判據(jù)來鑒定樁身的完整性，并通過實測數(shù)據(jù)進行分析，本文以某工程為例對樁身進行檢測，對檢測當(dāng)中有缺陷的部分進行鉆芯取樣，驗證了聲波透射法的正確性，為工程提供一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：橋梁基樁；聲波透射法；鉆芯取樣；樁基完整性：k928： a前言橋梁樁基工程作為下部隱蔽工程結(jié)構(gòu)的一部分，不確定性因素多，施工

2、中難保證質(zhì)量，其質(zhì)量直接影響到整個工程的安全，在工程中起著至關(guān)重要的作用，所有的公路橋梁樁基是被列為必檢項目，如何確保基樁樁身的完整性是工程中最為注重的。目前基樁常用的檢測方法有：(1)單樁豎向抗壓靜載試驗，此法是通過測試樁身內(nèi)力及變形、樁側(cè)及樁端阻力來確定單樁豎向抗壓極限承載力，判定豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求，可以驗證單樁豎向抗壓承載力檢測結(jié)果；(2)單樁豎向抗拔靜載試驗，此法確定單樁豎向抗拔極限承載力，通過樁身內(nèi)力及變形測試，測定樁的抗拔阻力，判定豎向抗拔承載力是否滿足設(shè)計要求。(3)單樁水平靜載試驗，此法確定通過樁身內(nèi)力及變形測試，測定樁身彎矩單樁水平臨界和極限承載力，推定土抗力參數(shù)

3、判定水平承載力是否滿足設(shè)計要求；(4)鉆芯法，檢測樁長、樁身強度、沉渣厚度，判斷樁端土的性狀和樁身完整性類別；(5)低應(yīng)變法，檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別；(6)高應(yīng)變法，檢測樁身缺陷及其位置，判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求，劃分樁身完整性類別分析樁側(cè)和樁端土阻力；(7)聲波透射法，檢測灌注樁樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。以上七種方法中我們最常用的是聲波透射法，作為無損傷檢測，可以高效，準(zhǔn)確判斷樁身的完整程度，我們以此作為工程基樁檢測的首選方法之一。超聲波原理聲波透射法檢測混凝土灌注樁的基本工作原理是在被測樁內(nèi)預(yù)埋若干根豎向相互平行的聲測管作為檢測通道，管中注滿清水

4、作為耦合劑，將超聲脈沖發(fā)射換能器與接收換能器置于聲測管中，由非金屬超聲檢測分析儀發(fā)射一系列電脈沖信號，施加在發(fā)射換能器的壓電體上，轉(zhuǎn)換為超聲振動，超聲波穿過待測的樁體混凝土，被接收換能器接收信號再轉(zhuǎn)換成電信號，儀器的數(shù)字信號采集系統(tǒng)(a/d)將聲信號轉(zhuǎn)換成離散化數(shù)字信號送到儀器的中央處理系統(tǒng)。由儀器的數(shù)據(jù)處理與分析軟件對接收信號的各種聲參量進行綜合分析，即可對樁身內(nèi)部缺陷性質(zhì)、位置做出判斷，完成檢測工作?，F(xiàn)場檢測方法圖1現(xiàn)場測試方法示意圖1)聲時修正值可按式(1)計算:(1)式中：為聲時修正值(s)，(簡稱聲時，t為聲波在混凝土中的傳播時間)；d為聲測管外徑(mm)；d為聲測管內(nèi)徑(mm)；為

5、換能器外徑(mm)；vt為聲測管壁厚度方向聲速值(km/s)；vw為水的聲速值(km/s)。2)聲時、聲速和聲速平均值應(yīng)按下列式(2)計算，并繪制聲速深度曲線、波幅深度曲線。， ，(2)式中：t為聲時值(s)；ti為超聲波第i測點聲時值(s)；t0為聲波檢測系統(tǒng)延遲時間(s)；為聲時修正值(s)；vi為第i個測點聲速值(km/s)；l為兩根檢測管外壁間的距離(mm)；vm為混凝土聲速平均值(km/s)；n為測點數(shù)。樁身混凝土缺陷判定(1)聲速判據(jù)當(dāng)實測混凝土聲速值低于聲速臨界值時應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。(3)式中：vi為第i個測點聲速值(km/s)；vd為聲速臨界值(km/s)。聲速臨界值采用正

6、?；炷谅曀倨骄蹬c2倍聲速標(biāo)準(zhǔn)差之差，即式(4(7)所示：(4)(5)(6)式中：為正?；炷谅曀倨骄?km/s)；為正?；炷谅曀贅?biāo)準(zhǔn)差；為第i個測點聲速值(km/s)；n為測點數(shù)。當(dāng)檢測剖面n個測點的聲速值普遍偏低且離散性很小時，宜采用聲速低限值判據(jù)。即實測混凝土聲速值低于聲速低限值時，可直接判定為異常。(7)式中：為第i個測點聲速值(km/s)；為聲速低限值(km/s)。(2)波幅判據(jù)用波幅平均值減6db作為波幅臨界值，當(dāng)實測波幅低于波幅臨界值時，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。(8)(9)式中：ad為波幅臨界值(db)；am為波幅平均值(db)；ai為第i個測點相對波幅值(db)；n為測點數(shù)

7、。(3)psd判據(jù)采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當(dāng)psd值在某測點附近變化明顯時，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。(10)式中：為第i個測點聲時值(s)；為第i-1個測點聲時值(s)；為第i個測點深度(m)；為第i-1個測點深度(m)。樁身完整性類別判定對于混凝土聲速和波幅值出現(xiàn)異常并判為可疑缺陷區(qū)的部位，應(yīng)按本規(guī)程的要求，確定樁身混凝土缺陷的位置及影響程度。類樁：各聲測剖面每個測點的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常；類樁：某一聲測剖面?zhèn)€別測點的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常；類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個測點或某一深度樁截面處的聲速、波幅值小于臨界值，psd值變大，波形畸變；類樁：某一聲測剖面連續(xù)多

8、個測點或某一深度樁截面處的聲速、波幅值明顯小于臨界值，psd值突變，波形嚴重畸變。工程實例以云南某工地600根樁進行實測，并選用典型樁基工程案例進行分析，將樁身完整無缺陷、樁身離析、樁頭浮漿、斷樁或夾泥、樁底沉渣五種工程實例的波形圖和影像圖進行對比分析。(1)樁身完整無缺陷(2)樁身離析實例(3)樁頭浮漿實例(4)斷樁或夾泥實例(5)樁底沉渣實例通過以上五種方法的對比，選取可能出現(xiàn)斷樁或夾泥的樁基進行鉆芯取樣，發(fā)現(xiàn)與聲波透射法結(jié)論一致，說明聲波透射法在樁基檢測當(dāng)中的準(zhǔn)確和實用性。結(jié)論本文介紹了樁基檢測不同方法以及適用范圍，通過對聲波透射法詳細介紹工作原理及現(xiàn)場檢測方法過程，分析聲速、波幅、ps

9、d指標(biāo)鑒定樁身的完整性，并以某工程為例對樁身完整無缺陷、樁身離析、樁頭浮漿、斷樁或夾泥、樁底沉渣五種工程實例進行匯總，并對有缺陷的部分進行鉆芯取樣，驗證了聲波透射法的正確性，為工程提供一定的指導(dǎo)意義。參考文獻：1楊永亮.超聲波透射法在樁基完整性檢測中的應(yīng)用m.武漢理工大學(xué),2012.2李晨.樁基工程檢測技術(shù)的現(xiàn)狀及存在問題j.四川建材,2006(04).3王齊仁.聲波透射法評價基樁事故處理質(zhì)量j.建筑科學(xué),2005(06).4胡運兵,宋勁,徐宏武.聲波透射法在橋樁安全檢測中的應(yīng)用j.地下空間與工程學(xué)報,2005(05).5宋人心,王五平,傅翔,張劍.灌注樁聲波透射法缺陷分析方法陰影重疊法j.中南公路工程