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聲波透射法圈定大直徑鉆孔灌注樁缺陷分析

2014-11-20 10:10:03 來源:中國檢測網 閱讀:

 

  1 前言

  近年來,隨著公路工程基本建設的迅速發展,大直徑鉆孔灌注樁在公路工程大中型構筑物的基礎設計中被普遍采用,而樁身混凝土的澆注屬于隱蔽性施工,常因施工管理或外界環境條件影響等因素,形成不同形式不同程度的缺陷,進而使構筑物在使用中存在不同程度的隱患,又由于大直徑鉆孔灌注樁的修復難度較大,因此采用有效的無損檢測方法檢出樁身混凝土缺陷是相當重要的。目前樁身混凝土完整性檢測手段主要有低應變動測法和聲波透射法,聲波透射法以其檢測準確性高而逐漸被應用于較大直徑鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁屬于隱蔽性結構,常常深入地表下數十米,給缺陷的處理與修復造成了較大困難,這就要求對缺陷的位置及分布具有較高的檢測精度,同時對缺陷程度作出一定的分析。本文在檢測方法及判別方法的綜合運用方面作出一些介紹,并通過工程實例進行了探討。

  2 測試原理及方法的運用

  聲波透射法檢測大直徑鉆孔灌注樁的測試系統主要由發射系統、發射換能器、接收換能器、放大和接收系統以及計算機組成。檢測時,發射和接收換能器分別置于兩個對測聲測管中,發射系統產生超聲波,超聲波在介質(混凝土)中的傳播過程中,經多次反射、折射、繞射及不同的吸收衰減,使接收信號在混凝土中的傳播時間、振幅、波形及頻率等發生變化,從中可以判定混凝土的密實性、缺陷情況、完整程度及總體均勻性。

  2.1 數據的處理與判定采用聲速平均值μv 與聲時2 倍標準差σv 之差作為樁身有無缺陷的臨界值。μv= ci/n σv=式中 n — 測點數;vci— 混凝土中第i 測點聲波傳播速度(m/s);μν—聲速平均值(m/s);σv—聲速標準差。

  2.2 測試方法測試方法首先采用平測法,起測點設于管底,發射和接收換能器在聲測管中位于同一深度以一定的點距由下至上逐點測試,出現異常數據時,在異常數據段進行加密觀測,以控制異常邊界。為更好的控制缺陷在樁身中的分布及尺寸,在缺陷部位采用多點發射,不同深度接收的扇形測量法,用多條交匯的聲線所測取的聲速及波幅的異常加以判定。采用平測法初步可圈定缺陷在樁身縱向上的分布,對于大直徑鉆孔灌注樁埋設聲測管數通常在三根以上,檢測時兩兩對測,缺陷多數位于樁身邊部,采用扇形測量法可進一步圈定樁身缺陷的尺寸及空間分布。實際工作中采用的作法是,將兩個換能器分別置于一對聲測管靠近缺陷部位上(下)界面的正常點,一個換能器不動,另一個換能器向下(上)以一定的點距移動,逐點記錄觀測值,然后將另一聲測管中的換能器置于靠近缺陷上(下)界面部位的正常點不動,另一換能器向下(上)逐點移動并記錄觀測值,直至所有聲測管的兩兩對測工作全部完成。采用聲速判據判別異常數據進而圈定缺陷在樁身截面上的分布及縱深。

  3 工程實例

  在某公路橋梁大直徑鉆孔灌注樁的聲波透射法實際檢測工作中,對平測法檢測的樁身明顯缺陷段均進行了扇形測量法,下面以其中一根樁的檢測實例來說明圈定樁身缺陷的具體做法。該樁設計樁長39.0m,樁徑1500mm,設計砼強度C20,鋼筋籠保護層厚度100mm。從圖2 的平測曲線可以看出,①③管聲速異常的寬度和幅度均為最大;①②管異常幅度居中,寬度最小;②③管異常幅度最小,異常寬度和①③管基本一致。從預埋管聲波透射法的測試特點可初步推測,該樁在20.7m~21.7m 深度③管附近缺陷范圍及程度均較大,①管附近缺陷程度居中、范圍較小,②管附近缺陷范圍及程度最小或無缺陷。為進一步證實上述推測并較精確的圈定缺陷,首先在①管將換能器分別置于20.25m 和21.75m 不動,②管將換能器分別由20.25m 向下和21.75m 向上逐點移動并記錄觀測數據;然后在③管將換能器分別置于20.25m 和21.75m 不動,②管將換能器分別由20.25m 向下和21.75m向上逐點移動并記錄觀測數據。數據處理后的聲速曲線如圖3、圖4所示,聲速曲線均未表現出異常,推斷該樁②管附近無樁身缺陷。采用同樣方法可以圈出①管和③管附近樁身縱向上混凝土缺陷范圍,數據處理后的聲速曲線如圖5~圖10 所示,聲速曲線表現出③管在縱向上的缺陷范圍較①管大。繪制平測及扇形測量法聲線圖,根據處理后的聲速數據,可進一步圈出混凝土缺陷在側向上的分布,3 根聲測管兩兩相對的實測聲線圖如圖11 所示。從圖中異常聲速聲線可以推斷出,該樁在②管附近無樁身缺陷,③管在縱向上的缺陷范圍較①管大,且③管附近缺陷在樁身截面方向上向②管延伸相對①管附近缺陷向②管延伸較大,③管和①管附近缺陷在樁身截面上可能連通,③管附近缺陷程度較①管附近缺陷程度大。根據上述分析可勾勒出樁身缺陷在截面上的分布如圖12 所示。

  4 結語

  采用聲波透射法檢測樁身混凝土完整性時,當樁身存在缺陷時,在缺陷部位應采用多種方法相結合的綜合方法。通過聲波透射法的平、斜測法及扇形測量法相結合的綜合方法可以較準確的圈定大直徑鉆孔灌注樁的樁身缺陷在樁身中的位置及方位。通過本文所述的綜合方法可估計出缺陷的程度,為缺陷樁的處理提供較為可靠的依據,有效消除因樁身質量問題給建筑物帶來的安全隱患。根據檢測提供的樁身缺陷位置及方位,當采用鉆孔壓漿處理或開挖處理時,可以指導布鉆及開挖方位,在缺陷的處理效果和節約成本方面起到了積極作用。

關鍵詞:聲波透射法,鉆孔灌注樁,檢測,中國檢測網

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