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Bridge pile 기초 시험에서의 초음파 방법의 응용
우리나라의 인프라가 급속히 발전함에 따라 말뚝 기초는 이미 교량 공사에서 가장 많이 사용되는 기초 형식이 되었다. 지질 조건, 말뚝 형성 공정, 기계 설비, 시공사, 관리 수준 등 여러 가지 요인에 의해 영향을 받아 클램프, 부러짐, 목 축소, 콘크리트 분리, 말뚝 밑바닥 찌꺼기가 너무 두껍고, 말뚝 윗부분 콘크리트 밀도가 떨어지는 등 품질 결함이 발생하기 쉬우며, 주체 구조의 정상적인 사용과 안전을 위태롭게하고, 심지어 공사 품질 사고를 초래하기도 한다. 따라서 결함의 위치를 결정하고 정확하게 평가하는 방법은 파일 품질 검사의 핵심 문제가되었습니다.
푸젠 푸난 고속도로를 예로 들어, 교량 말뚝 기초 검사에서 초음파법의 응용을 소개하다.
포남고속도로는 국가고속도로계획망에서 두 번째 방사형 베이징부터 타이페이 고속도로의 일환으로 우리 성의 건설 마일리지가 가장 길고 단일 도시 투자가 가장 큰 고속도로 프로젝트이다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 대중교 99 개, 말뚝 5400 여 개, 그 중 초음파 검사 1 100. 우리 회사는 전교 말뚝 기초 검사를 담당하고, 말뚝체 콘크리트의 무결성을 평가한다.
초음파 검사 원리 및 기술
(1) 초음파 탐지의 기본 원리는 초음파 펄스 송신기를 이용하여 콘크리트에서 고주파 탄성 펄스를 발생시키고, 고정밀 수신 시스템을 통해 콘크리트에서 펄스파가 전파되는 과정의 파동 특징을 기록하는 것이다. 콘크리트에 불연속적이거나 손상된 인터페이스가 있을 때 결함 표면은 웨이브 임피던스 인터페이스를 형성하며, 파동이 해당 인터페이스에 도달하면 파동의 투과와 반사가 생성되어 수신되는 투과 에너지를 현저하게 낮춥니다. 콘크리트에 푸석푸석함, 벌집, 구멍 등 심각한 결함이 있을 때 파동의 산란과 우회가 발생합니다. 파동의 초부터 시간, 파동의 에너지 감쇠, 주파수 변화, 파형 왜곡 등의 특징에 따라 측정 영역 콘크리트의 밀도 매개변수를 얻을 수 있습니다. 다양한 측면과 높이의 초음파 동적 특성을 측정하고 기록합니다. 처리 및 분석을 통해 측정된 영역 콘크리트의 결함 특성, 크기 및 공간 위치를 판단하고 콘크리트의 전체 균일성과 무결성을 평가할 수 있습니다.
(2) 말뚝 공사가 시작되기 전에 파일 지름에 따라 일정 수의 사운드 파이프 (일반적으로 강관 또는 아연 도금 파이프, 맨 아래 폐쇄, 맨 위 커버) 를 트랜스 듀서의 통로로 묻었다. 테스트할 때, 두 개의 음관은 한 조로 되어 있고, 음관 안에는 맑은 물이 가득 차 있다. 물의 결합을 통해 한 음관의 변환기는 초음파 펄스 신호를 보내고, 다른 음관의 변환기는 신호를 받고, 관련 매개변수를 측정하고, 기록을 수집합니다. 송신기와 수신기 센서는 감지를 위해 동기적으로 상승합니다. 비정상적인 경우 수평 암호화, 산술 동기화 및 섹터 스캔을 사용하여 암호화 및 미세 측정을 수행할 수 있습니다.
3 데이터 분석 및 판단
검사는' 도로공사 말뚝 기초 동적 측정 기술 사양' (JTG/TF81-01-2004) 의 초음파 규정에 따라 진행해야 합니다.
(1) 파일 결함은 음속, 진폭, PSD (기울기법) 임계값으로 종합적으로 판단됩니다. PSD 값 Kt 는 다음 공식을 기준으로 계산됩니다.
Kt = Kδt
K = (TCI-TCI-1)/zi-zi-1δ t = TCI-TCI-1
식에서 TCI 는 I 번째 측정 지점의 음향 시간입니다. Tci- 1 은 첫 번째 I- 1 측정점 소리입니다.
Zi 는 I 번째 측정 지점의 깊이입니다. Zi- 1No 입니다. I- 1 점 깊이를 측정합니다.
(2) 파일 균일성은 음속 분산 계수 Cv (표 1) 에 따라 A ~ D4 급으로 나뉜다.
표 1 음속 분산 계수 등급
(3) 파일의 결함 및 결함 심각도에 따라 파일의 무결성을 I, II, II, II, ⅳ * * * 네 가지 범주로 나누고 각 테스트 섹션의 음향 매개변수 이상점 분포 및 이상점의 편차 정도에 따라 테스트된 파일의 무결성 범주를 결정합니다. 그러나 콘크리트는 골재 복합 재료이기 때문에 복잡한 인터페이스 (골재, 기포 및 각종 결함) 가 분포되어 있는 다상 복합 시스템으로 감지된 음향 매개변수 데이터의 변동이 크다. 또한, 지루 말뚝의 콘크리트는 자체 압축, 지질 조건 및 파일 생성 공정의 영향을 받으며, 음향 매개 변수의 변동이 크며, 실제 검사 과정에서 비정상적인 측정 지점이 발생하지 않을 가능성이 적습니다. 따라서 파일 무결성을 판단하는 기준 (비정상적인 음향 매개 변수의 판단에 대해 "판단 가능" 을 적용함) 은 하드 슬리브 사양에서 사용할 수 없습니다. 그렇지 않으면 프로젝트에 클래스 I 파일이 나타나기가 어렵고 파일 무결성 분류의 정의에 맞지 않습니다. 따라서 위의 이론적 이상은 의심스러운 결함일 뿐이며 다음 다섯 가지 측면에 따라 종합적으로 판단할 수 있습니다.
(1) 이상점의 실측 음속과 콘크리트의 정상 음속의 편차 정도
(2) 이상점 실측 진폭과 동일 단면 정상 콘크리트 진폭의 편차 정도
(3) 정상 콘크리트 파형과 관련된 이상 점 파형의 왜곡 정도;
(4) 이상점의 분포 범위 및 이상점의 다른 단면에서의 분포
⑤ 파일 유형 (마찰 또는 엔드 베어링 유형), 지질 조건 및 파일 형성 공정. 파일의 유형 및 지질 조건에 따라 파일 콘크리트 압축 응력과 굽힘 모멘트가 깊이에 따라 변하는 법칙이 결정되므로, 파일의 다양한 깊이에서 동일한 크기와 정도의 결함은 파일이 설계 요구 사항을 충족하는지 여부에 큰 영향을 미치므로 적절하게 구분해야 합니다.
4 엔지니어링 테스트 사례 및 분석
푸난 고속도로의 한 다리 2l- 1 파일은 지루 말뚝 마찰말뚝입니다. 설계 파일 지름 1.5m, 설계 파일 길이 49.5m, 4 개의 사운드 파이프 내장 수평 측정은 초음파법을 사용하며 측정점 간격은 0.25m 입니다 .. 여기서 1-2, 1-3, 1-4 세그먼트는 1 에 있습니다. 예비 판단 13 ~ 14m 에서 파일에 이상 (결함) 이 있고 결함 영역이 1 호 사운드 파이프 방향에 있지만 결함 범위를 확인할 수 없으므로 2 종 또는 3 종 파일로 분류됩니다. 결함의 심각성과 범위를 확인하기 위해 1-2, 1-3 및 1-4 단락에서 양방향 기울기 측정이 수행되었으며 9 ~1에서 수행되었습니다. 기울기 측정 단위는 그림과 같습니다. 각 단면, 각 방향의 경사 데이터를 기준으로 음향 매개변수가 비정상적인 측정선을 결정합니다. 각 단면 비정상 측정선의 포락선 범위는 그림의 그림자 부분에 나와 있습니다. 단면 1-3, 1-2, 1-4 의 반지름 결함 치수가 순차적으로 증가하고 1-3, 650 이 증가하는 것을 볼 수 있습니다 결함 범위에서 세로 크기는 약 0.8m 이고 방사형 크기는 1/4 파일 지름보다 작습니다. 결함 영역의 음향 매개변수와 파형을 보면 음향 매개변수의 폭이 너무 크지 않고 파형이 기본적으로 완전하다. 따라서 이 결함은 경미한 결함으로 판정되고, 이 말뚝은 ⅱ 종류의 말뚝으로 판정된다.
그림 1 음향 곡선
그림 2 기울기 측정 결과 다이어그램
5 테스트에서 주의해야 할 몇 가지 문제
(1) 파일 콘크리트 연령의 영향.
모 다리 13-2 파일 검사에서 공사 기간이 빡빡하기 때문에 그라우팅 후 5 일째에 테스트가 진행된다. 수신 신호가 상당히 미약하고 파형 감쇠가 심하다는 것을 발견하여 모든 측량점에서 흔히 볼 수 있다. 예비 분석은 나이 문제이다. 그라우팅 후 10 일째 재감지, 신호와 파형이 양호하여 말뚝이 온전하다는 판정을 받았다. 나이는 음향 측정 결과에 큰 영향을 미치므로 테스트 시간이 14 일 이상이어야 한다는 것을 알 수 있습니다.
(2) 초음파 및 드릴링 코어 링 방법은 서로 검증되고 종합적으로 적용되어야 합니다.
다리 5-2 파일 설계 지름 1.5m, 세 개의 사운드 파이프가 내장되어 있습니다. 초음파 검사에서 말뚝 꼭대기 아래 3.5m 의 콘크리트 혼사가 심각하다는 것을 발견했다. 드릴링 코어 링 방법으로 검증할 때 완전한 말뚝으로 반영됩니다. 발굴검사는 초음파 방법이 정확하다는 것을 확인하며, 결함은 모래층에 있고, 두 개의 음향관은 모래로 둘러싸여 있어 음파 측정 결과 결함 단면이 약간 크다는 것을 알 수 있다. 그러나 드릴 위치는 파일 중심에 가깝고 결함 범위를 피하며 파일의 실제 상황을 반영하지 않습니다. 따라서 음파 측량에서 문제가 발견된 인터페이스 부근에서는 가능한 드릴링 코어의 샘플링 위치를 선택해야 합니다. 초음파 검사에서 이상 상황이 발견되면 말뚝 기초 품질을 맹목적으로 판정해서는 안 된다. 지질 및 관련 자료와 서로 다른 검사 방법을 결합하여 기초 말뚝의 품질을 합리적으로 판단해야 한다.
(3) 음향 튜브 문제.
음향관은 음파를 측정할 때 교환기가 말뚝에 들어가는 통로이다. 말뚝 초음파 펄스 감지 시스템의 중요한 부분으로, 말뚝에 내장된 방식과 파일 단면에 배치된 배치가 검사 결과에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 테스트 파일의 설계 도면에 사운드 파이프의 배치와 매설 방법을 표시해야 하며, 포함된 사운드 파이프의 수와 파일의 횡단면에 있는 배치는 감지된 제어 영역을 고려해야 합니다.
실제 측정에서 사운드 파이프는 사운드 튜브의 부적절한 설치로 인해 막히거나 막히는 경우가 많습니다. 사운드 파이프는 일반적으로 강철 케이지 세그먼트로 설치되며, 각 세그먼트 사이의 접합은 반나사 슬리브 커넥터 또는 부시 용접으로 높은 정수압에서 펄프가 새지 않도록 하고, 접합 내벽은 평평하게 유지되며, 설치 후 노즐이 닫힙니다. 음향관의 평행이 아닌 설치도 흔한 문제이다. 시공 중 보강 케이지가 쉽게 왜곡되기 때문에 음향 파이프 변위가 커서 음파 시간 값, 평균 제곱 오차, 분산 계수, 평균 음속 편차가 발생합니다. PSD 방법은 이러한 비결함 요인의 영향을 판단하고 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 음향 튜브의 탁수는 음파의 감쇠를 현저히 증가시키고, 전파 시간을 연장하고, 음파 탐지에 오차를 가져올 수 있다. 따라서 검사 전에 검사관을 헹구고 맑은 물을 커플링제로 주입해야 한다.
6 실제 작업에서 초음파 방법을 탐구하고 개선해야합니다.
(1) 음속을 이용하여 파일 콘크리트의 강도를 추정하는 설법도 보편적이며 다양한 방법도 시도하고 있다. 클러스터 분석 및 통계 검사와 같은 수학 통계 방법을 통해 파일의 무결성을 판단합니다. 시공 품질이 좋을수록 판단이 더욱 엄격해진다.
(2) 음향관 또는 코어 드릴을 통해 파일 결함을 처리하는 기술을 더욱 발전시켜 파일 결함의 신뢰성을 높이고 파일 기초 초음파 검사를 더욱 경제적이고 안정적으로 만듭니다.
초음파 투과법의 일반적인 요구 사항은 커넥터가 단단하게 떨어지지 않고 밀봉되어 펄프가 새지 않는다는 것이다. 파이프 벽은 평평하고 무손실, 매끄럽고 변형되지 않아야 합니다. 튜브는 수직이며 비뚤어지지 않습니다. 관내에는 이물질이 없다.
음향관 재질이나 설치 공정이 좋지 않을 경우 누수, 막힘, 파열, 구부리기, 침몰, 변형이 발생할 수 있으며, 초음파 투과법에 의한 파일 기초의 무결성 감지에 큰 영향을 미칠 수 있으며 초음파 투과법으로도 감지할 수 없습니다.
이러한 상황을 바탕으로, 해당 이론 계산과 대량의 엔지니어링 관행을 통해 저장홍창기술개발유한공사는 우리 회사의 특허 제품인 고강도 이중 밀봉 유압 음향관 (특허 번호: 2007201128/Kloc-0) 을 출시했다.
고강도 이중 밀봉 유압 사운드 튜브의 소켓 끝 설계에는 실링 링이 들어 있는 두 개의 볼록 슬롯이 있습니다. 설치 시 제품의 포트 포트를 10cm 의 포트 포트에 삽입한 다음 전용 유압 클램프를 사용하여 두 개의 볼록 슬롯을 동시에 압착하고, 압착된 부분의 파이프가 힘을 받고 수축되어 변형되고, 두 볼록 슬롯 사이의 외부 파이프가 내부 파이프에 깊이 스며들어 이 제품의 안정적인 연결을 효과적으로 구현합니다. 동시에 고무 씰이 압착된 후 변형 카드가 두 층 파이프 사이에 끼어 우수한 이중 보험 밀봉 작용을 하였다.