議基樁聲波透射法檢測中聲測管埋設(shè)問題

2017.11.13

1聲波透射法檢測原理

聲波透射法檢測粧身完整性的基本原理是：通過在粧身內(nèi) 預(yù)埋聲測管之間激發(fā)并接受高頻彈性脈沖波，檢測該脈沖波在 混凝土內(nèi)反射、透射、散射或繞射過程中表現(xiàn)的波動特征，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，可以獲得粧身各橫截面混凝土的聲學(xué)參數(shù)，經(jīng)過 對這些聲學(xué)參數(shù)的處理、分析和判斷，確定粧身混凝土缺陷的 范圍、程度及空間位置，從而推斷、評定粧身混凝土的完整性。

聲測管

2儀器設(shè)備

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

3聲測管埋設(shè)要求

聲測管是聲波透射法檢粧時(shí)徑向換能器的通道，應(yīng)當(dāng)具有 一定的強(qiáng)度、軔性及剛度，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。聲測管應(yīng)焊接或綁扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)埋設(shè)到粧底;為便于檢 測，管口應(yīng)高出檢測工作面300mm以上，管口高度宜一致。聲 測管管底、管口及接頭必須密封，保證聲測管暢通，管壁完好。 聲測管在粧中位置應(yīng)等分粧的圓周;聲測管之間應(yīng)保持平行、間 距應(yīng)基本保持均勻。聲測管埋設(shè)數(shù)量應(yīng)根據(jù)粧徑來確定，應(yīng)符 合下列要求

(DDS 1000mm時(shí)，宜埋設(shè)2根管。

⑵1000<DS 2000mm時(shí)，宜埋設(shè)3根管。

(3) D>2000mm時(shí)，宜埋設(shè)4根管。

式中，D為受檢粧設(shè)計(jì)粧徑。

4聲波透射法檢測過程中因聲測管遇到的問題

灰?guī)r地區(qū)，聲波透射法作為最有效、最準(zhǔn)確的檢測方法反 而會因?yàn)槁暅y管的問題影響檢測工作和檢測結(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聲測管變形、堵管問題

聲測管變形、堵管問題是檢測過程中最常遇到的問題。造 成變形堵管的原因主要有以下幾種：

(1) 聲測管接頭或管口、管底密封不嚴(yán)，在施工過程中漏進(jìn) 泥漿甚至水泥漿造成堵管。

(2) 聲測管在安裝、灌注過程中因鋼筋籠扭曲或碰撞使聲 測管接頭錯位、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)手段使聲測管變形堵管。

(4)破粧頭時(shí)由于工人的不注意掉進(jìn)小混凝土塊引起的堵 管。聲測管變形堵管給檢測工作帶來了很多的困難，甚至無法 進(jìn)行檢測。出現(xiàn)這幾種情況時(shí)，短粧等滿足低應(yīng)變檢測條件的 可以采用低應(yīng)變法，結(jié)合有效的聲測檢測范圍和工程資料判斷 粧身完整性。無法滿足低應(yīng)變法檢測條件或出現(xiàn)異常情況下就 需要結(jié)合其他的檢測方法(如鉆心法)來判斷粧身完整性。這就 給工程帶來的不但是經(jīng)濟(jì)上的損失，還會影響施工進(jìn)程。聲測 管變形、堵管有時(shí)還會損壞檢測儀器，影響檢測單位的工作。聲 測管管材的選取對這種情況的影響很大。為了節(jié)省聲測管的費(fèi) 用，采用壁厚不到1mm的鋼質(zhì)波紋管作為聲測管，但這種管在 安裝、施工過程中不易保護(hù)，容易造成聲測管變形、堵管。解決 這個(gè)問題的最佳方法是采用管壁厚度在3mm以上的鋼管作為 聲測管;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)注意聲測管安裝、施 工過程中的工藝方法和做好施工人員對聲測管的保護(hù)工作;檢 測工作前對聲測管進(jìn)行探測，可以處理得堵管現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)導(dǎo) 通，保證聲測管在檢測時(shí)是通暢的。

4.2聲測管連接問題

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

采用鋼質(zhì)波紋管作為聲測管時(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長橡膠套套接兩聲 側(cè)管接口。橡膠套材質(zhì)軟，無法保證聲測管接頭的強(qiáng)度與剛度， 聲測管在安裝、施工過程中易出現(xiàn)錯位甚至脫開。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 脫開而造成空氣或水的夾縫，影響檢測信號，容易造成誤判。當(dāng) 一根聲測管橡膠套連接處出現(xiàn)這種情況時(shí)，3根聲測管的粧就 會影響到2個(gè)檢測剖面，4根聲測管的粧就會影響到3個(gè)檢測 剖面，按照正常的評判標(biāo)準(zhǔn)就會誤判為嚴(yán)重質(zhì)量問題。這種情 況應(yīng)當(dāng)結(jié)合聲測管連接處的位置、橡膠套的長度和“缺陷”的范 圍、長度綜合判定粧身質(zhì)量，必要時(shí)應(yīng)用其他檢測方法驗(yàn)證。

4.3斜管問題

聲測管固定不牢是實(shí)際工程中聲測管之間很難保持絕對 的平行的原因，如果安裝時(shí)操作不當(dāng)或聲測管連接、固定不好， 可能會造成聲測管嚴(yán)重傾斜、彎折、翹曲，使同一剖面內(nèi)各測點(diǎn) 的測距發(fā)生很大的差異，而聲學(xué)參數(shù)對測距的變化都很敏感，

導(dǎo)致推算的聲速與測點(diǎn)的實(shí)際聲速有很大差別，這必將給檢測 數(shù)據(jù)的分析、粧身完整性的判定帶來嚴(yán)重影響。雖然可以對斜 管測距進(jìn)行修正，但當(dāng)聲測管嚴(yán)重彎折、翹曲時(shí)，無法進(jìn)行合理 的修正，導(dǎo)至檢測試驗(yàn)失敗。

4.4聲測管布置問題

聲測管的布置決定了聲波透射法的有效檢測范圍，所以聲 測管的布置應(yīng)當(dāng)考慮聲波透射法的檢測精度，應(yīng)當(dāng)讓聲波透射 法的有效檢測范圍覆蓋到粧身的絕大部分橫截面，使聲測管的 利用率最高。灰?guī)r地區(qū)，異型粧較多，大橫截面的異型粧如抗滑 粧、粧板墻在通過聲波透射法檢測粧身完整性時(shí)聲測管的布置 很關(guān)鍵。該類型粧靠近邊坡頂?shù)囊幻嬖O(shè)計(jì)上鋼筋數(shù)量比其他三 面數(shù)量多、布置密?？够捖暅y管多為4根，其布置通常有兩種 常用方式:四角布置和四邊中心布置。四邊中心布置會減小有效 檢測范圍，出現(xiàn)四個(gè)“死角”;四角布置則會出現(xiàn)一種特殊情況。 抗滑粧設(shè)計(jì)上AB面鋼筋數(shù)量較多、布置較密，聲測管四角布置 時(shí)，由于聲波在介質(zhì)內(nèi)從一點(diǎn)向另一點(diǎn)傳播一定會沿著最佳、 最省時(shí)的路徑傳播(費(fèi)瑪定律)，密布的鋼筋對介質(zhì)的透聲率影 響很大，會在AB面(14剖面)出現(xiàn)聲測波形嚴(yán)重衰減的現(xiàn)象，給 檢測數(shù)據(jù)的分析、粧身完整性的判定帶來嚴(yán)重影響，甚至出現(xiàn)誤判。

5結(jié)束語

聲波透射法是解決灰?guī)r地區(qū)低應(yīng)變法檢測粧身完整性局 限性的最有效的方法，而聲測管的埋設(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。聲波透射法檢測粧身完整性時(shí)會 遇到很多不同的問題，限于筆者水平，本文只是膚淺地從聲測 管方面提出了一些問題，總結(jié)了一點(diǎn)看法，供廣大技術(shù)人員參。