議基樁聲波透射法檢測中聲測管埋設問題

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 預埋聲測管之間激發(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) 波的初至到達時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參數(shù)，經過 對這些聲學參數(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儀器設備

聲波透射法試驗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)、預埋測管等，也有加上換能器標高控制絞車 和數(shù)據(jù)處理計算機。

3聲測管埋設要求

聲測管是聲波透射法檢粧時徑向換能器的通道，應當具有 一定的強度、軔性及剛度，一般采用外壁與混凝土粘結良好、有 較大透聲率的鋼管，其內徑宜為43?60mm，接頭宜采用螺紋 連接。聲測管應焊接或綁扎在鋼筋籠內側埋設到粧底;為便于檢 測，管口應高出檢測工作面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等分粧的圓周;聲測管之間應保持平行、間 距應基本保持均勻。聲測管埋設數(shù)量應根據(jù)粧徑來確定，應符 合下列要求

(DDS 1000mm時，宜埋設2根管。

⑵1000<DS 2000mm時，宜埋設3根管。

(3) D>2000mm時，宜埋設4根管。

式中，D為受檢粧設計粧徑。

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、最準確的檢測方法反 而會因為聲測管的問題影響檢測工作和檢測結果，甚至造成誤 判，給工程造成不必要的經濟損失、影響工程進度。

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，在施工過程中漏進 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 用薄壁的鋼質波紋管或內徑較小的鋼管作為聲測管。

(3) 灰?guī)r地區(qū)，沖孔成孔不好，鋼筋籠下沉困難時使用非常

規(guī)手段使聲測管變形堵管。

(4)破粧頭時由于工人的不注意掉進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 進行檢測。出現(xiàn)這幾種情況時，短粧等滿足低應變檢測條件的 可以采用低應變法，結合有效的聲測檢測范圍和工程資料判斷 粧身完整性。無法滿足低應變法檢測條件或出現(xiàn)異常情況下就 需要結合其他的檢測方法(如鉆心法)來判斷粧身完整性。這就 給工程帶來的不但是經濟上的損失，還會影響施工進程。聲測 管變形、堵管有時還會損壞檢測儀器，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 用，采用壁厚不到1mm的鋼質波紋管作為聲測管，但這種管在 安裝、施工過程中不易保護，容易造成聲測管變形、堵管。解決 這個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;同時現(xiàn)在的徑向換能器直徑多在30mm左右，鋼管的 內徑應滿足43?60mm的規(guī)范要求;還應當注意聲測管安裝、施 工過程中的工藝方法和做好施工人員對聲測管的保護工作;檢 測工作前對聲測管進行探測，可以處理得堵管現(xiàn)象應及時導 通，保證聲測管在檢測時是通暢的。

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，螺栓連接和焊接方式無法進行，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;對接焊接甚至會出現(xiàn) 焊接處斷裂脫開。

采用鋼質波紋管作為聲測管時，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 側管接口。橡膠套材質軟，無法保證聲測管接頭的強度與剛度， 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，混凝土凝結后 橡膠套因溫度下降而產生收縮變形，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 一根聲測管橡膠套連接處出現(xiàn)這種情況時，3根聲測管的粧就 會影響到2個檢測剖面，4根聲測管的粧就會影響到3個檢測 剖面，按照正常的評判標準就會誤判為嚴重質量問題。這種情 況應當結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量，必要時應用其他檢測方法驗證。

4.3斜管問題

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

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

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 測管的布置應當考慮聲波透射法的檢測精度，應當讓聲波透射 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?；?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聲測管的布置 很關鍵。該類型粧靠近邊坡頂?shù)囊幻嬖O計上鋼筋數(shù)量比其他三 面數(shù)量多、布置密。抗滑粧聲測管多為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“死角”;四角布置則會出現(xiàn)一種特殊情況。 抗滑粧設計上AB面鋼筋數(shù)量較多、布置較密，聲測管四角布置 時，由于聲波在介質內從一點向另一點傳播一定會沿著最佳、 最省時的路徑傳播(費瑪定律)，密布的鋼筋對介質的透聲率影 響很大，會在AB面(14剖面)出現(xiàn)聲測波形嚴重衰減的現(xiàn)象，給 檢測數(shù)據(jù)的分析、粧身完整性的判定帶來嚴重影響，甚至出現(xiàn)誤判。

5結束語

聲波透射法是解決灰?guī)r地區(qū)低應變法檢測粧身完整性局 限性的最有效的方法，而聲測管的埋設保護是保證聲波透射法 正常進行、準確判斷的前提。聲波透射法檢測粧身完整性時會 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，總結了一點看法，供廣大技術人員參。