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　　內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善右旗50聲測(cè)管廠家

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基樁聲波透射法檢測(cè)中聲測(cè)管埋設(shè)問(wèn)題的探討

　　灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)情況極其復(fù)雜, 土洞、巖溶、構(gòu)造帶發(fā)育, 地下水豐富甚至有地下暗河通道等, 會(huì)影響樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。為準(zhǔn)確檢測(cè)樁基礎(chǔ)的質(zhì)量情況, 減少質(zhì)量安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失, 必須選擇合理的樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)方法。灰?guī)r地區(qū)樁長(zhǎng)變化很大, 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)五六米左右的短樁, 并且嵌巖深度長(zhǎng), 甚至全嵌巖;灰?guī)r地區(qū)也極易出現(xiàn)樁頂擴(kuò)徑或樁身擴(kuò)徑嚴(yán)重或樁身多處不規(guī)則擴(kuò)徑成葫蘆狀, 這些問(wèn)題容易造成低應(yīng)變檢測(cè)信號(hào)的失真, 對(duì)樁身質(zhì)量的判斷造成影響。聲波透射法是解決灰?guī)r地區(qū)低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性局限性的最有效的方法, 而聲測(cè)管的埋設(shè)保護(hù)是保證聲波透射法正常進(jìn)行、準(zhǔn)確判斷的前提。

1 　聲波透射法檢測(cè)原理

聲波透射法檢測(cè)樁身完整性的基本原理是:通過(guò)在樁身內(nèi)預(yù)埋聲測(cè)管之間激發(fā)并接受高頻彈性脈沖波, 檢測(cè)該脈沖波在混凝土內(nèi)反射、透射、散射或繞射過(guò)程中表現(xiàn)的波動(dòng)特征, 根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性, 可以獲得樁身各橫截面混凝土的聲學(xué)參數(shù),經(jīng)過(guò)對(duì)這些聲學(xué)參數(shù)的處理、分析和判斷, 確定樁身混凝土缺陷的范圍、程度及空間位置, 從而推斷、評(píng)定樁身混凝土的完整性。

2 　儀器設(shè)備

聲波透射法試驗(yàn)裝置包括超聲檢測(cè)儀、超聲波發(fā)射及接收換能器(亦稱(chēng)探頭)、預(yù)埋測(cè)管等, 也有加換能器標(biāo)高控制絞車(chē)和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

3 　聲測(cè)管埋設(shè)要求

聲測(cè)管是聲波透射法檢樁時(shí)徑向換能器的通道, 應(yīng)當(dāng)具有一定的強(qiáng)度、韌性及剛度, 一般采用外壁與混凝土粘結(jié)良好、有較大透聲率的鋼管, 其內(nèi)徑宜為43 ～ 60mm , 接頭宜采用螺紋連接。聲測(cè)管應(yīng)焊接或綁扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)埋設(shè)到樁底;為便于檢測(cè), 管口應(yīng)高出檢測(cè)工作面300mm 以上, 管口高度宜一致。聲測(cè)管管底、管口及接頭必須密封, 保證聲測(cè)管暢通, 管壁完好。聲測(cè)管在樁中位置應(yīng)等分樁的圓周;聲測(cè)管之間應(yīng)保持平行、間距應(yīng)基本保持均勻。

聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量應(yīng)根據(jù)樁徑來(lái)確定, 應(yīng)符合下

列要求(圖1):

圖1 　聲測(cè)管布置圖(注:圖中陰影為聲波的有效檢測(cè)范圍)

　　①D ≤1000mm 時(shí), 宜埋設(shè)2 根管。

②1000 <D ≤2000mm 時(shí), 宜埋設(shè)3 根管。

③D >2000mm 時(shí), 宜埋設(shè)4 根管。

式中,D 為受檢樁設(shè)計(jì)樁徑。

4 　聲波透射法檢測(cè)過(guò)程中因聲測(cè)管遇

到的問(wèn)題

　　灰?guī)r地區(qū), 聲波透射法作為最有效、最準(zhǔn)確的檢測(cè)方法反而會(huì)因?yàn)槁暅y(cè)管的問(wèn)題影響檢測(cè)工作和檢測(cè)結(jié)果, 甚至造成誤判, 給工程造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失、影響工程進(jìn)度。4 .1 　聲測(cè)管變形、堵管問(wèn)題聲測(cè)管變形、堵管問(wèn)題是檢測(cè)過(guò)程中最常遇到的問(wèn)題。造成變形堵管的原因主要有以下幾種:1)聲測(cè)管接頭或管口、管底密封不嚴(yán), 在施工過(guò)程中漏進(jìn)泥漿甚至水泥漿造成堵管。2)聲測(cè)管在安裝、灌注過(guò)程中因鋼筋籠扭曲或碰撞使聲測(cè)管接頭錯(cuò)位、變形或管壁變形。出現(xiàn)這種情況主要原因是選用薄壁的鋼質(zhì)波紋管或內(nèi)徑較小的鋼管作為聲測(cè)管。3)灰?guī)r地區(qū), 沖孔成孔不好, 鋼筋籠下沉困難時(shí)使用非常規(guī)手段使聲測(cè)管變形堵管。4)破樁頭時(shí)由于工人的不注意掉進(jìn)小混凝土塊引起的堵管。聲測(cè)管變形堵管給檢測(cè)工作帶來(lái)了很多的困難, 甚至無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。出現(xiàn)這幾種情況時(shí), 短樁等滿足低應(yīng)變檢測(cè)條件的可以采用低應(yīng)變法, 結(jié)合有效的聲測(cè)檢測(cè)范圍和工程資料判斷樁身完整性。無(wú)法滿足低應(yīng)變法檢測(cè)條件或出現(xiàn)異常情況下就需要結(jié)合其他的檢測(cè)方法(如鉆心法)來(lái)判斷樁身完整性。這就給工程帶來(lái)的不但是經(jīng)濟(jì)上的損失, 還會(huì)影響施工進(jìn)程。聲測(cè)管變形、堵管有時(shí)還會(huì)損壞檢測(cè)儀器, 影響檢測(cè)單位的工作。聲測(cè)管管材的選取對(duì)這種情況的影響很大。為了節(jié)省聲測(cè)管的用, 采用壁厚不到1mm 的鋼質(zhì)波紋管作為聲測(cè)管, 但這種管在安裝、施工過(guò)程中不易保護(hù), 容易造成聲測(cè)管變形、堵管。解決這個(gè)問(wèn)題的最佳方法是采用管壁厚度在3mm 以上的鋼管作

為聲測(cè)管;同時(shí)現(xiàn)在的徑向換能器直徑多在30mm左右, 鋼管的內(nèi)徑應(yīng)滿足43 ～ 60mm 的規(guī)范要求;還應(yīng)當(dāng)注意聲測(cè)管安裝、施工過(guò)程中的工藝方法和做好施工人員對(duì)聲測(cè)管的保護(hù)工作;檢測(cè)工作前對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行探測(cè), 可以處理得堵管現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)導(dǎo)通,保證聲測(cè)管在檢測(cè)時(shí)是通暢的。

4 .2 　聲測(cè)管連接問(wèn)題

聲測(cè)管連接宜采用螺栓連接(圖2);考慮到聲測(cè)管安裝難度和工作效率, 通常采用焊接的連接方式;但采用非鋼管作為聲測(cè)管時(shí), 螺栓連接和焊接方式無(wú)法進(jìn)行, 就會(huì)出現(xiàn)其他的連接方式。焊接連接有兩種情況, 套筒焊接和對(duì)接焊接(圖2)。焊接主要會(huì)出現(xiàn)焊渣、毛刺等凸出物, 防礙徑向換能器在接頭的上下移動(dòng);焊接不好, 接頭密封性差, 會(huì)出現(xiàn)漏漿的情況;對(duì)接焊接甚至?xí)霈F(xiàn)焊接處斷裂脫開(kāi)。

圖2 　聲測(cè)管的連接

(a)螺紋連接(b)套筒焊接(c)對(duì)接焊接

　　采用鋼質(zhì)波紋管作為聲測(cè)管時(shí), 因不便采用螺栓連接和焊接方式, 常采用橡膠套連接, 即用6 -10cm 長(zhǎng)橡膠套套接兩聲側(cè)管接口。橡膠套材質(zhì)軟,無(wú)法保證聲測(cè)管接頭的強(qiáng)度與剛度, 聲測(cè)管在安裝、施工過(guò)程中易出現(xiàn)錯(cuò)位甚至脫開(kāi)。鑒于橡膠套的熱膨脹系數(shù)與混凝土的相差懸殊, 在混凝土灌注過(guò)程中水泥的水化熱不易發(fā)散, 而橡膠溫度變形系數(shù)較大, 混凝土凝結(jié)后橡膠套因溫度下降而產(chǎn)生收縮變形, 有可能使之與混凝土局部脫開(kāi)而造成空氣或水的夾縫, 影響檢測(cè)信號(hào), 容易造成誤判。當(dāng)一根聲測(cè)管橡膠套連接處出現(xiàn)這種情況時(shí),三根聲測(cè)管的樁就會(huì)影響到兩個(gè)檢測(cè)剖面, 四根聲測(cè)管的樁就會(huì)影響到三個(gè)檢測(cè)剖面, 按照正常的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)誤判為嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。這種情況應(yīng)當(dāng)結(jié)合聲測(cè)管連接處的位置、橡膠套的長(zhǎng)度和“缺陷”的78 　　　　　　　　　　　第24 卷

范圍、長(zhǎng)度來(lái)綜合判定樁身質(zhì)量, 必要時(shí)應(yīng)用其他檢測(cè)方法驗(yàn)證。圖3 就是一根假?lài)?yán)重質(zhì)量問(wèn)題樁。該樁為某橋27 號(hào)墩1 號(hào)樁, 聲波透射法檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)該樁AB 、AC 管距樁頂7 .4 ～ 7 .6m 處波形均嚴(yán)重畸變, 波速?lài)?yán)重偏低, 但取芯并未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題, 查看施工資料也未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。后經(jīng)詢(xún)問(wèn)施工人員, 該樁聲測(cè)管于7 .3 ～ 7 .8m 處有一連接處, 分析認(rèn)為該樁“缺陷”是由于聲測(cè)管橡膠套收縮變形引起的。聲測(cè)管連接方式考慮到安裝難度與工作效率以及管材, 宜采用套筒焊接, 不宜采用對(duì)接焊接和橡膠套連接。

圖3 　某橋27-1 #樁聲測(cè)v、A-z 曲線

4 .3 　斜管問(wèn)題

聲測(cè)管固定不牢是實(shí)際工程中聲測(cè)管之間很難

保持絕對(duì)的平行的原因, 如果安裝時(shí)操作不當(dāng)或聲

測(cè)管連接、固定不好, 可能會(huì)造成聲測(cè)管?chē)?yán)重傾斜、

彎折、翹曲, 使同一剖面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的測(cè)距發(fā)生很大的

差異, 而聲學(xué)參數(shù)對(duì)測(cè)距的變化都很敏感, 導(dǎo)致推算

的聲速與測(cè)點(diǎn)的實(shí)際聲速有很大差別, 這必將給檢

測(cè)數(shù)據(jù)的分析、樁身完整性的判定帶來(lái)嚴(yán)重影響。

雖然可以對(duì)斜管測(cè)距進(jìn)行修正, 但當(dāng)聲測(cè)管?chē)?yán)重彎

折、翹曲時(shí), 無(wú)法進(jìn)行合理的修正, 導(dǎo)至檢測(cè)試驗(yàn)失

敗。

圖4 為某橋29 號(hào)墩7 號(hào)樁聲波透射法檢測(cè)34

剖面的聲速與深度曲線, 因4 號(hào)聲測(cè)管的中部嚴(yán)重

彎折導(dǎo)致該處測(cè)距比管口實(shí)測(cè)測(cè)距小, 該處測(cè)點(diǎn)聲

速?lài)?yán)重偏低于正常取值范圍, 通過(guò)比較關(guān)于4 號(hào)聲

測(cè)管的其他檢測(cè)剖面的聲速與深度曲線并且進(jìn)行測(cè)

距修正, 該處測(cè)點(diǎn)聲速在正常取值范圍內(nèi)。如果不

圖4　某橋29 -7#樁聲測(cè)v-2 曲線

進(jìn)行測(cè)距修正, 就可能造成誤判。

采用鋼管作為聲測(cè)管, 鋼管可以焊接在鋼筋籠

骨架上, 甚至可以替代部分主鋼筋截面;由于鋼管剛

度較大, 在做好安裝工作和控制好施工過(guò)程的情況

下, 基本可以保持其平行度和平直度。

4 .4 　聲測(cè)管布置問(wèn)題

聲測(cè)管的布置決定了聲波透射法的有效檢測(cè)范

圍, 所以聲測(cè)管的布置應(yīng)當(dāng)考慮聲波透射法的檢測(cè)

精度, 應(yīng)當(dāng)讓聲波透射法的有效檢測(cè)范圍覆蓋到樁

身的絕大部分橫截面, 使聲測(cè)管的利用率最高。由

圖5 可知, 正三角形布置是三根聲測(cè)管最合理的布

置方式, 同樣沿直徑布置和呈正方形布置是兩根聲

測(cè)管和四根聲測(cè)管最合理的布置方式。

圖5 　聲波有效檢測(cè)范圍對(duì)比

灰?guī)r地區(qū), 異型樁較多, 大橫截面的異型樁如

抗滑樁、樁板墻在通過(guò)聲波透射法檢測(cè)樁身完整性

時(shí)聲測(cè)管的布置很關(guān)鍵。該類(lèi)型樁靠近邊坡頂?shù)囊?/span>

面(圖6AB 面)設(shè)計(jì)上鋼筋數(shù)量比其他三面數(shù)量多、

第11 期　　　　　　　　趙守全:基樁聲波透射法檢測(cè)中聲測(cè)管埋設(shè)問(wèn)題的探討 79

布置密。

圖6　抗滑樁示意圖

抗滑樁聲測(cè)管多為四根, 其布置通常有兩種常

用方式(圖7):四角布置和四邊中心布置。四邊中

心布置會(huì)減小有效檢測(cè)范圍, 出現(xiàn)四個(gè)“死角” ;四角

布置則會(huì)出現(xiàn)一種特殊情況。抗滑樁設(shè)計(jì)上AB 面

鋼筋數(shù)量較多、布置較密, 聲測(cè)管四角布置時(shí), 由于

聲波在介質(zhì)內(nèi)從一點(diǎn)向另一點(diǎn)傳播一定會(huì)沿著最

佳、最省時(shí)的路徑傳播(費(fèi)瑪定律), 密布的鋼筋對(duì)介

質(zhì)的透聲率影響很大, 會(huì)在AB 面(14 剖面)出現(xiàn)聲

測(cè)波形嚴(yán)重衰減的現(xiàn)象, 給檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析、樁身完

整性的判定帶來(lái)嚴(yán)重影響, 甚至出現(xiàn)誤判。

圖8 為某段路基抗滑樁的檢測(cè)波形。該段路基

抗滑樁聲測(cè)管為四角布置, 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果為除14 剖

面檢測(cè)波形出現(xiàn)嚴(yán)重衰減外其余五個(gè)檢測(cè)剖面均正

常。由于抗滑樁橫截面大, 無(wú)法由低應(yīng)變法進(jìn)行有

效的檢測(cè)驗(yàn)證, 后經(jīng)同類(lèi)型樁、同聲測(cè)管布置方式的

檢測(cè)結(jié)果的比較, 認(rèn)真查看設(shè)計(jì)圖紙、施工資料和詢(xún)

問(wèn)施工人員, 判斷引起14 剖面聲測(cè)波形嚴(yán)重衰減的

原因?yàn)樵摍z測(cè)剖面兩聲測(cè)管間密布鋼筋。

由于抗滑樁等異型樁多為大橫截面人工挖孔干

灌樁, 混凝土通過(guò)人工振搗基本可以保證樁身完整,

為避免出現(xiàn)誤判, 聲測(cè)管的布置宜采用四邊中心布

置。如果不考慮檢測(cè)成本, 為減小聲測(cè)管四邊中心

布置可能存在的漏判, 可以在聲測(cè)管四角布置的基

礎(chǔ)上于AB 面增加一根聲測(cè)管, 同時(shí)取消AB 面的

檢測(cè)。

圖7 　抗滑樁聲波透射法聲測(cè)管布置

(a)四角布置(b)四邊中心布置

5 　結(jié)束語(yǔ)

聲波透射法作為灰?guī)r地區(qū)樁身完整性檢測(cè)最有

圖8 　某抗滑樁聲測(cè)正常波形和AB面某點(diǎn)衰減波形

效、最準(zhǔn)確的檢測(cè)方法, 其檢測(cè)成本也很高, 如果不

能保證聲測(cè)管暢通, 聲波透射法檢測(cè)就無(wú)法進(jìn)行, 可

能產(chǎn)生的附加成本也會(huì)更高。為檢測(cè)到有效的數(shù)

據(jù), 考慮到檢測(cè)成本和安裝難度以及工作效率, 聲測(cè)

管的選取、安裝埋設(shè)宜符合下列幾條:

1)選取壁厚為3 ～ 5mm 、內(nèi)徑為43 ～ 60mm 的

鋼管作為聲測(cè)管。

2)根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求確定聲測(cè)管根數(shù)并等分

樁圓周布置。

3)聲測(cè)管連接采用套筒焊接密封, 管口管底也

必須嚴(yán)格密封;聲測(cè)管平行地焊接并綁扎在鋼筋籠

內(nèi)側(cè);聲測(cè)管管口應(yīng)高出樁頂標(biāo)高300mm 以上并

要求平齊;聲測(cè)管在隨鋼筋籠下沉?xí)r, 每下沉一節(jié),

要向管內(nèi)注一次清水, 下至樁底后管內(nèi)應(yīng)注滿清水,

然后密封管口;埋設(shè)前檢測(cè)聲測(cè)管是否暢通, 管壁是

否完好。

4)樁身完整性檢測(cè)前再次檢測(cè)聲測(cè)管是否暢

通。

聲波透射法檢測(cè)樁身完整性時(shí)會(huì)遇到很多不同

的問(wèn)題, 限于筆者水平, 本文只是膚淺地從聲測(cè)管方

面提出了一些問(wèn)題, 總結(jié)了一點(diǎn)看法, 但是檢測(cè)工作

不能全靠經(jīng)驗(yàn), 具體問(wèn)題應(yīng)當(dāng)具體對(duì)待, 本文提出的

一些問(wèn)題和看法, 供廣大技術(shù)人員參考, 不當(dāng)之處懇

請(qǐng)同行指正。

內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善右旗50聲測(cè)管廠家 內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善右旗50聲測(cè)管廠家 ≥10mm3結(jié)構(gòu)在某些特殊情況下只有一個(gè)孔道可供檢測(cè)使用，例如在鉆孔取芯后，我們需進(jìn)一步了解芯樣周?chē)炷临|(zhì)量，作為鉆芯檢測(cè)的補(bǔ)充手段，這時(shí)可采用單孔檢測(cè)法，此時(shí)，換能器放置于一個(gè)孔中，換能器間用隔聲材料隔離(或采用專(zhuān)用的一發(fā)雙收換能器)。超聲波從發(fā)射換能器出發(fā)經(jīng)耦合水進(jìn)入孔壁混凝土表層，并沿混凝土表層滑行一段距離后，再經(jīng)耦合水分別到達(dá)兩個(gè)接收換能器上，從而測(cè)出超聲波沿孔壁混凝土傳播時(shí)的各項(xiàng)聲學(xué)參數(shù)。需要注意的是，運(yùn)用這一檢測(cè)方式時(shí)，必須運(yùn)用信號(hào)分析技術(shù)，排除管中的影響干擾，當(dāng)孔道中有鋼質(zhì)套管時(shí)，由于鋼管影響超聲波在孔壁混凝土中的繞行，故不能用此法。預(yù)埋方式及其布置形式，將直接影響檢測(cè)結(jié)果聲測(cè)管的其他用途1mpa保壓1min