橋梁樁基礎無破損的聲測管檢測技術研究
發布時間：2023-03-06 瀏覽
次
橋梁樁基礎無破損的聲測管檢測技術研究
橋梁樁基礎是橋梁工程中的重要組成部分，而對其缺陷進行檢測具有重要的指導作用，也能控制橋梁樁基礎的質量，論文結合筆者的研究工作經驗，分析橋梁樁基礎的缺陷及原因，然后研究無破損的聲測管檢測技術，為相關的研究提供一份參考，文中觀點存在一定的不足，有待進一步的深入探討。
引言
社會經濟的快速發展，對橋梁等交通設施建設的要求也在不斷的提高，而橋梁樁基礎是橋梁工程的重要部分，其質量的好壞往往決定著橋梁的性能，但常規的檢測方法又具有一定的局限性，因而研究無破損聲測管檢測技術具有積極的意義，以下做簡要的論述。
1.橋梁樁基礎常見的病害及成因
橋梁樁基礎是地基加固的主要形式，也是整個橋梁結構的承壓構建，但是在施工中存在用料不規范、操作不按流程、施工隊伍素質不齊、設備不精確、地質環境影響等，都會造成橋梁樁基的缺陷，而橋梁樁基常見的缺陷有以下幾類。
1.1 樁基樁徑縮小
樁徑是決定橋梁豎向承壓能力的關鍵指標，但樁徑縮小是比較常見的施工問題，會導致抗彎能力減弱、承載不達標等問題，樁基樁徑縮小主要有三個方面的原因：其一，地質構造含有承壓水的地層時，地下水的沖刷導致砂漿流失，樁徑縮??；其二，地質條件不良，樁基周圍土層遇水后向樁孔中突起致使樁徑縮??；其三，鋼筋綁扎過密導致流動性差，部分鋼筋外漏導致樁徑縮小。在此類缺陷樁基中，需要對波形進行分析，產生相反的反射波，縮徑越大，振幅就越大。
1.2 混凝土樁基沉渣
此類問題主要發生在施工過程中，在鉆孔灌注樁進行混凝土灌注之前沒有進行徹底的清洗，導致樁基本身的強度降低?；炷翗痘猎灿锌赡苁菦]有及時進行灌注導致的，與施工的組織規劃有關。當樁基礎底部為弱風化圍巖時，產生同向反射波，波速急劇下降，周期變長，主頻變低；當樁基礎很短強度高時，產生較強的同向反射波。
1.3 混凝土樁基離析
在橋梁樁基施工中，由于攪拌不均勻，成形之后的混凝土必然出現性能上的波動，如膠結不好，或者是樁孔內存在大量的積水導致骨料受到沖刷，在樁基沉積，但砂漿浮在骨料之上，造成樁基離析的問題。此類樁基礎會出現波形小范圍的畸變，嚴重時波峰會消失，最后出現低頻合成波。
2.橋梁樁基礎無損聲測管檢測技術研究
2.1 人工激震動測技術研究
通過人工激勵的方式產生地震波，地震波傳遞之后產生反射，接收器接受之后可以進行分析。由于地震波傳播的介質是非均勻性的，必然會產生反射，地震波在橋梁樁基中出現衰減，波能轉化為熱能。如果橋梁樁基存在缺陷，波速降低，傳播時間增加，地震波信號發生散射而衰減。根據傳播方向和波動介質點振動方向的差異，可以將波形分為橫波與縱波，其他形式的波也能分解為橫波與縱波。橫波傳播方向與質點振動垂直，質點位置發生剪切應變，但橫波只能在固體介質中傳播?？v波是指傳播方向和質點振動相同的波，由于交變拉壓應力的存在，出現伸縮變形，在氣體、液體和固體中都能傳播。
在采用人工激震動測法檢測橋梁樁基時，地震波遇到樁基缺陷產生反射波，反射波相關于缺陷樁基的阻抗。缺陷樁基界面阻抗不同時，就會產生地震反射波，發射波與入射波振幅的比值即為反射系數。傳感器接收到波形的參數之后，如頻率、聲速、振幅等，對樁基的缺陷進行分析，可以判別樁基的問題，離析樁、縮徑樁、斷樁等缺陷在人工激震動測技術下，其波形的表現會出現差異，通過這些差異來進行鑒別。傳統的橋梁樁基檢測，在樁頂安裝傳感器，并進行激振，獲取數據之后判斷樁基的質量，但是傳統的檢測方式會有諸多的干擾，需要檢測人員有較高的分辨能力。而人工激震動測法能有效分離干擾波，利用兩點之間的缺陷時進行波速計算，有效應對深度缺陷的檢測。
2.2 聲波透射法
聲波透射法是當前應用較為廣泛的一種無損聲測管檢測技術，聲波在不同的介質中波形具有差異，在缺陷樁基中傳播時可以體現出來。缺陷樁基的混凝土材料不均勻，產生不同聲阻抗聲學界面，聲波沿著不同的藍截面傳播，衰減快，能量散射也比較嚴重。樁基混凝土中產生諸多的散射波和折射波，散射波與折射波相互疊加會有聲能散失，聲波在缺陷樁基中會繞著缺陷進行傳播，傳播路線不是直線，聲時變大，聲速減小。聲波在遇到缺陷截面時發生多次的折射和反射，聲能出現衰減，頻率和波幅減小，整個波形發生畸變。在聲波透射檢測法中，需要在灌注之前預留孔道，并在預留的孔道中埋設聲波探測管，移動探測儀和接收儀，移動時注意方向和高度，逐步獲取樁基橫截面的數據，由物理參數來判別樁基的完整性，聲波透射法對樁基的孔徑和長度要求不大。聲波透射法的檢測中，如果實測聲速值低于混凝土聲速臨界值，可以判定樁基存在缺陷；所檢測測點聲速值很小，并且趨于收斂，判定時采用聲速低限值進行，如果聲速值低于底限值，則判定為異常樁基。
2.3 低應變動測法
低應變動測法對于樁長遠遠大于樁徑的情況比較實用，用振動儀對樁頂進行激振，周圍土體和樁身會產生振動，通過樁基本身的應變計將樁基振動的速度和加速度傳遞給接受裝置。低應變動測法檢測方法簡單、速度快、范圍廣而被廣泛應用，如果橋梁樁基本身存在斷樁、縮徑、擴徑等差異性界面，彈性波在傳播時產生反射，傳感器對聲波進行處理，以便進行數據分析。通過研究樁土之間的動態響應，達到判斷樁基的長度及質量問題。隨著技術的發展，低應變動測法檢測的精確性也越來越高，受到廣泛的重視。
2.4 高應變動測法
高應變動測法的成本低，其組成的部分包括傳感器、分析儀、激振設備和測量儀等，主要用于檢測樁基的豎向承壓能力和樁基的完整性，在樁頂施加豎向載荷，然后收集樁基相關動力系數，主要是速度與力的時程曲線，進行分析計算，從而判斷樁基的豎向承壓能力和質量問題，高應變動測法在高程摩擦型樁基和摩擦型樁基的檢測中比較常用。
3.橋梁樁基礎無破損檢測的技術要求
在進行橋梁樁基礎無破損檢測時，需要注意幾個方面的技術要求：其一，樁頭處理，處理樁頭，確保清理干凈，平面整潔、干燥，便于后續的檢測；其二，樁基礎的強度要求，由于是無破損檢測，在檢測中不能削弱樁基礎的性能，一般要求達到樁基礎齡期達到10天以上，能夠很好的保護樁基礎；其三，傳感器的選擇與安裝，樁基礎的缺陷檢測需要保證精度，因而檢測設備的選擇和安裝至關重要，傳感器是核心設備，要求精度高、靈敏性好，安裝位置要根據樁徑的大小合理選擇，避免漏測的情況，此外，傳感器必須固定好，以免差生較大的誤差，影響樁基礎缺陷的分析；其四，所有的檢測儀器必須無故障運行，同時儀器必須連接好，處于最佳的工作狀態；其五，檢測后的設備保養維護，橋梁施工現場的環境比較復雜，對儀器設備會有一定的影響，因而檢測后需要進行設備的維護保養，為下次的檢測打下良好的基礎，同時也能避免成本上升的問題。
4.結語
橋梁樁基礎是橋梁建設中的重要部分，對于橋梁的性能有很明顯的影響，而橋梁是當今交通基礎設施的關鍵，影響著社會經濟的運行，因而研究橋梁樁基礎的質量問題具有積極的意義。隨著技術的發展，追求缺陷聲測管無損檢測，既能達到質量控制的目的，又能節省成本，減少破壞作用，因而研究無破損聲測管檢測技術十分重要。
