南京市建筑工程质量安全检测中心 江苏省 210017
摘要:为进一步提高声波检测技术应用价值,文章围绕桩基完整性检测,从检测设备参数设置、声测管埋设等方面入手,提出了一些声波检测技术运用要点,最后分析了声波检测的判断依据,希望能够为相关研究提供一定的参考。
关键词:声波检测技术;桩基完整性;检测;运用
前言:桩基是建筑工程的核心组成部分,在维护建筑结构稳定性方面发挥着非常关键的作用。为确保桩基作用价值发挥,需要在不对桩基使用性能与安全性造成损坏的前提下,加强对桩基完整性检测,了解评估桩基材料及结构的连续性、完整性、安全性等,其中声波检测技术可以满足上述要求,因此有必要对该技术在桩基完整性检测中的运用进行深入探讨分析,从而更好地发挥声波检测技术作用价值,维护建筑建设稳定安全。
1合理设置检测设备参数
在桩基完整性检测过程中,应用声波检测技术,首先应合理设置检测设备参数,注重落实以下几点要点:
(1)合理设置设备外径,要求该外径不得大于测管内径。(2)合理控制谐振频率范围,通常控制在 30~50k Hz内,且保障水密性满足实际检测要求。(3)设置声波检测系统频带宽度在10~250k Hz,采样的时间间隔应不超过 0.5μs,以此可以有效降低检测结果误差。(4)桩基通常以混凝土材料为主,在桩基浇筑时,通常会采用钢筋笼作为桩基骨架。钢筋笼本身的绑扎密实度相对较低,在进行钢筋笼吊装时,作用力较大,很容易导致声测管出现变形、位移问题。为避免这一问题,声测管的直径应比换能器高出10mm左右,如此更利于声测管上下移动,提升声波检测效果。
2做好声测管埋设工作
在开展声测管埋设工作时,应落实以下几点要点:
(1)合理选择声测管的数量。应用声波检测技术进行桩基检测,主要是以声测管内的声波变化为依据,计算分析桩基截面质量。因此在理论上,采用的声测管越多,检测截面也会越多,那么检测结果也会更加全面,检测精度也会越来越高。但随着声测管数量增加,声波检测成本也会越来越大。因此出于成本节约的考虑,并不是声测管数量越多越好。在具体实践中,可以根据我国JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规程》,基于不同的桩基直径,预埋不同数量的声测管,具体如表1所示。(2)在埋设声测管时,注意应与桩基之间保持平行状态。如果声测管与桩基之间不平行,在后续检测时,声波之间很容易产生互相干扰,不利于检测精度提升。(3)在布置声测管时,为防止跑浆的混凝土混入声测管内,应注意加强声测管的焊接施工,并沿着桩身,做好声测管通长设计工作,封闭声测管的下端,最后再进行混凝土浇筑。(4)在声测管中,还应放置换能器,通过该装置接收和发射信号,要求换能器能够同步升降,且测点距离控制在100mm以内。
表1:桩基声波检测声测管数量选择
桩基直径(mm) | 建议选择埋设的声测管数量 |
≤800 | 2 |
800~1600 | ≥3 |
>1600 | ≥4 |
3落实现场声波检测工作
在桩基完整性检测现场,运用声波检测技术,应落实以下几点要点:
(1)提前掌握桩基相关施工技术资料。在正式开展声波检测前,需要了解桩基施工情况,比如桩基浇筑时间、桩长缝信息,如此一来,在检测时,结合以往经验,可以对声速变化情况有一个大致的认知,并能及时排除外在干扰。比如可以向施工人员询问在开展桩基浇筑施工时,是否发生了一些特殊情况。究其原因在于,结合以往实践经验来看,大部分出现缺陷问题的桩基,在浇筑期间都会出现一些异常反应。此外,在现场了解情况时,还应特别注意检测时间。因为工程项目在实际建设时,通常会按照施工进度计划安排施工工作。但一些工程人员为节约时间,会选择在混凝土尚未达标前,便安排检测人员去检测,这很容易造成检测错误判断,影响最终桩基检测结果。因此必须要关注检测时间,在混凝土浇筑14d后,强度达到标准再进行检测。(2)声时的修正。在实际进行声波检测时,注意做好声时修正工作,声波从探头发射直到另一管里的探头接收会有一定的时间间隔,在声测管内超声波传播也需要一定时间,因此需要在后续扣除上述时间,做好声时修正,才能提升声波检测精度。 (3)管距应选计算值。在浇筑混凝土之前,钢筋笼上管距从桩顶到桩底基本都能保持一致,但后续在进行混凝土浇筑后,其间会受到浇筑过快等因素的影响,导致声测管发生了倾斜,而管距对声速等参数的变化也会带来影响,那么在后续检测时,很容易造成误判。当下很多资料建议声波检测应选择在桩顶相应声测管外壁间净距离,但笔者通过对以往工程经验进行总结发现,检测管距按照管外壁间净距离计算,而不是实测距离,最终获得的检测结果更加准确。(4)在实际进行声波检测时,应注意从底部开始移动,最终达到设计桩顶标高位置,如果在此期间,发现了可疑部位,可选择应用扇形、斜侧等检测方法重复进行检测,还可以适当加密测点,如此可以准确定位桩基缺陷位置,提升检测准确性。
4声波检测判断依据
在桩基完整性检测过程中,应用声波检测技术,还应关注声波检测判断依据,通过这些依据,可以发现桩基存在的质量缺陷问题。具体应关注以下几点判断依据:
(1)声速。声速是指在混凝土中声音传播速度,通过该项参数变化,可以了解桩基混凝土内部构成形式、弹性模量等信息。尤其是当桩身混凝土本身存在缺陷问题时,声速将会出现畸变。如果通过声波检测,发现收集的超声波数据波动幅度相对较小,可以运用低限值制判断方法。该方法的参考公式为:
(1)
在(1)式中,是指第
个测点声速值,单位:km/s。
是指声速低限值,单位:km/s。
结合以往大量检测数据统计分析,可以得出大概的波速标准分级,不同级别的波速,代表着不同桩基混凝土品质,具体如表2所示。
表2:波速标准分级代表的桩基质量变化
波速分级 | 波速数值(km/s) | 桩基混凝土品质 |
1级 | 4500~6000 | 优秀 |
2级 | 3500~4500 | 良好 |
3级 | 3000~3500 | 差 |
4级 | ≤3000 | 非常差 |
(2)波幅。 波幅是指能量衰减的变量,通过这一参数,可以了解桩基混凝土的不均匀性特征,比如通过波幅变化,可以判断桩基混凝土是否存在蜂窝,孔洞、离析等问题。波幅与波速两个判断指标相互对应,综合分析,可以得出更准确的判断结论。在实践运用中,通常会采用首波波幅。在具体计算分析时,一般会利用声幅平均值减去 6dB 振幅临界值。如果测量幅度比振幅临界值要小,说明检测区域为疑缺陷区域。具体计算分析公式如下:
(2)
(3)
在上述公式中,是指声幅临界值,单位:dB。
是指声幅平均值,单位:dB。
是指测点个数。
是指第
个测点的相对幅值,单位:dB。
(3)PSD。 该技术参数与时间差构建了联系,在进行声波检测时,如果声时变化较大,PSD 也会出现大幅度变化。因此这一参数对桩基混凝土缺陷是否敏感,还能够排除对声测管不平行带来的误判。
(4)频率判据。在进行声波检测时,声波的波脉由多个频率波组成。波频率不同,其在桩基混凝土中的衰减程度也会有所差异。比如桩基混凝土存在质量缺陷,超声衰减会比较严重,那么接受波主频率将明显降低。
总结:总而言之,在桩基完整性检测的过程中,声波检测技术是一项比较常用的技术,针对该项技术的应用实践,必须要立足整个应用过程,从装备参数的设置、声测管埋设等方面入手,注重加强声波检测技术运用要点的落实,促使声波检测技术发挥出应有的作用价值,及时发现桩基存在的质量缺陷问题,更好地保障建筑工程建设稳定安全性。
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