超聲波無損檢測技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用研究

邱雪峰

摘 要：超聲波無損檢測技術(shù)在檢測過程中可保護(hù)試件的質(zhì)量和性能，并檢測物品的性質(zhì)和特征。隨著我國建設(shè)技術(shù)不斷發(fā)展，超聲無損檢測技術(shù)開始被運(yùn)用在大量的樁基工程當(dāng)中。文章對樁基工程中使用的超聲波無損檢測技術(shù)進(jìn)行分析探究。

關(guān)鍵詞：超聲波無損檢測技術(shù)；樁基工程；應(yīng)用；研究

前言

超聲波無損檢測技術(shù)通過結(jié)合高科技的技術(shù)來完成檢測的過程，檢測的結(jié)果真實可靠，可以體現(xiàn)出超聲波無損檢測技術(shù)的應(yīng)用性，超聲無損檢測技術(shù)發(fā)展迅速，在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)前發(fā)展較快的無損檢測技術(shù)之一。樁基屬于隱蔽工程。樁基的質(zhì)量關(guān)系到整個建筑的安全、可靠，同時也關(guān)系到人民的生命安全以及財產(chǎn)安全。因此，樁基基礎(chǔ)工程開展時，需做好實驗和質(zhì)量檢查工作。樁基的設(shè)計工作，施工工作以及施工后進(jìn)行的試驗和檢驗都如實進(jìn)行，才能精準(zhǔn)確定出缺陷所在。并且能精準(zhǔn)的進(jìn)行檢驗和判斷，這是開展樁基檢測最核心工作之一。

1 超聲波無損檢測技術(shù)原理和優(yōu)點

1.1 超聲波檢測原理

超聲波檢測也叫超聲檢測，屬于常規(guī)五種無損檢測方法的一類。在特定的方向上超聲波聲束可進(jìn)行集中，以直線的方式在介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行傳播，這樣就有很好的指向性。超聲波會有散射以及衰減出現(xiàn)在介質(zhì)的傳播當(dāng)中，會有折射、反射、波型轉(zhuǎn)換出現(xiàn)在異種介質(zhì)的界面上。從缺陷界面反射回來的反射波能夠通過這些特性取得，進(jìn)而將對缺陷進(jìn)行探測的目的完成。但能量上，超聲波大于聲波。在固體當(dāng)中，超聲波不會有很大的傳輸損，在有很大的探測深度，因為在固體中超聲波出現(xiàn)折射與反射之類的現(xiàn)象，特別是氣體固體界面不能夠通過。一旦有裂紋、氣孔、分層等缺陷出現(xiàn)在金屬中，超聲波被傳播到這當(dāng)中去時會部分或全部反射。探頭接受反射回來的超聲，在之后處理有儀器內(nèi)部的電路，就會有不同高度和有一定間距的波形在儀器的熒光屏上上顯示出來，能夠依據(jù)波形的變化特征，對在工件中缺陷的位置、深度以及形狀來進(jìn)行判斷。因此混凝土樁內(nèi)的混凝土不密實時，結(jié)構(gòu)內(nèi)材料存在松散、蜂窩、孔洞等樁體嚴(yán)重缺陷。同上述所講，在遇到缺陷面時，發(fā)出的超聲波會被反射，經(jīng)過處理后，依靠波形的特征獲得混凝土樁的密實度參數(shù)。

1.2 超聲波無損檢測技術(shù)的優(yōu)缺點

其優(yōu)點是靈敏度高、檢測的厚度大、成本低、速度快、不會對人體造成傷害，可以定位和定量缺陷。第一，開展樁基質(zhì)量檢測時，無損檢測技術(shù)的使用不會破壞到樁基使用性能和受力性能。第二，檢測設(shè)備科技含量比較高，開展無損檢測技術(shù)之后，能夠在不基于破壞樁基基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建筑物全方面檢。無損檢測技術(shù)較為簡單，檢測時間較短，不會影響工序執(zhí)行。第三，無損檢測技術(shù)還可以對建筑物深部混凝土有檢測功效。對內(nèi)部存在的缺陷，實現(xiàn)全方位檢查。一般而言，無損檢測技術(shù)主要應(yīng)用于：第一，當(dāng)橋梁需進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計時，需進(jìn)行重新修訂，有大量的缺陷需及時補(bǔ)充完整。第二，樁基承載的負(fù)荷非常大，需要加強(qiáng)檢測。第三，樁基是建筑物的基礎(chǔ)，樁基質(zhì)量高低影響整個建筑的建設(shè)。

超聲波是一種重要的機(jī)械波，機(jī)械振動和波動一般都是借助超聲測試物理基礎(chǔ)執(zhí)行的。同時，這又是一種有彈性的測波方式，在固體介質(zhì)傳輸中占據(jù)重要的地位。超聲波檢測技術(shù)使用于混凝土質(zhì)量檢測時間較為悠久，聲波投射法使用于基礎(chǔ)樁基檢測，是近段時間開始推廣使用的。該方式優(yōu)勢非常明顯，它具有儀器輕便、抗干擾能力強(qiáng)、觀測準(zhǔn)確度高、結(jié)果直觀可靠優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用。隨著時間的推移，這是一種較為成熟的樁基檢測技術(shù)。射波透射法應(yīng)用于檢測時，是在樁內(nèi)做好預(yù)埋，縱向聲波逐漸向兩側(cè)管道位置傳輸。

對于缺陷的顯示，超聲波探傷不是很直觀，在難度上探傷技術(shù)較大，主客觀因素極易對其進(jìn)行影響，不便于保存探傷結(jié)果，對工作表面要求，超聲波檢測需要平滑，對于缺陷種類的辨別要求檢驗人員要有很豐富的經(jīng)驗、厚度較大的零件檢驗對此才較為適合，超聲波探傷的局限性。

2 樁基試驗檢測當(dāng)超聲波法進(jìn)行的基本原理和檢測方式

2.1 超聲波法進(jìn)行樁基試驗檢測的基本原理

超聲波法樁基檢測中，有回波法和透射法兩種形式?；夭ǚㄒ话氵m用于比較均勻的介質(zhì)，例如檢測金屬等結(jié)構(gòu)。對混凝土以及鋼筋等非均勻的材料組成的樁基，則需要采用透射法進(jìn)行檢測。在橋梁樁基工程施工階段，利用透射法檢測橋梁樁基需要在混凝土樁基內(nèi)預(yù)埋檢測管，以此作為超聲波法的檢測通道，并將足量的清水灌注于檢測管內(nèi)，以此作為試驗檢測的耦合劑，然后在聲測管的兩側(cè)分別放置超聲波檢測設(shè)備的超聲波發(fā)射探頭和接收探頭，超聲波的檢測設(shè)備發(fā)出的超聲波脈沖經(jīng)過待檢測的樁基后，被接收器接收，從而得到超聲波的主頻率、波形、頻譜以及超聲波脈沖經(jīng)過樁基的時間、超聲波穿過后的波幅等一系列的參數(shù)。由于超聲波會出現(xiàn)散射及衰減，在傳播的當(dāng)中，出現(xiàn)折射、散射以及波型轉(zhuǎn)換在異種介質(zhì)的界面上。所以在判斷分析時，能夠根據(jù)這些參數(shù)特征來進(jìn)行，進(jìn)而將缺陷在混凝土樁基缺陷的位置以及施工質(zhì)量上判斷和分析出來，并且可以通過這些數(shù)據(jù)來最后評價樁基混凝土的強(qiáng)度以及均勻性。

2.2 超聲波法進(jìn)行樁基試驗檢測的樁體質(zhì)量判別方法

在混凝土材料上，因為樁基礎(chǔ)大部分為多孔非均質(zhì)的材料，很大程度上成樁質(zhì)量受多個影響因素的耦合影響，所以在完成了超聲波無損檢測后，還要進(jìn)行綜合分析檢測數(shù)據(jù)，具體分析方法有以下三類。PSD判別法。由于聲測管不是完全平行并且鉆孔樁中混凝土均勻性較差，在時值上，超聲波聲有時會偏離。這會給對樁體非缺陷因素進(jìn)行排除分析當(dāng)中帶來不利。PSD法的優(yōu)點是可以排除樁體非缺陷因素影響，且能夠?qū)⒃斐蓸扼w界面變化所產(chǎn)生的顯著缺陷給如蜂窩般準(zhǔn)確呈現(xiàn)出。聲速判斷法。樁體本身彈性模量等性質(zhì)和超聲波傳播速度是有聯(lián)系的，在內(nèi)部樁體混凝土結(jié)構(gòu)之類的一些參數(shù)對超聲波傳播速度也有影響。主要決定判斷樁體質(zhì)量的因素是波速，某深度樁身處波有較大幅度的速變化且比通過概率法計算出的波速臨界值還要低時，在材料密實度上，能夠?qū)扼w對應(yīng)的混凝土進(jìn)行一個大致的判定。波幅判斷法。接收波波幅通常所指的是首波波幅，在混凝土內(nèi)部傳播中，通過波幅值的大小，能夠直接將超聲波出現(xiàn)衰減的情況給反映出來，對于缺陷程度，波幅變化有很好的敏感度，所以能夠?qū)⑵淇闯闪硗庖粋€對混凝土質(zhì)量進(jìn)行判斷的重要指標(biāo)。通常下，其平均能量相比較，接收聲波能量如果不足這二分之一，就判斷混凝土質(zhì)量在此樁體測點處異常。對于任意檢測樁身的剖面，樁身混凝土沒有缺陷，所得到的波形在則各檢測點就是規(guī)則的，此時基本上聲時曲線為直線，無顯眼的折點，也無出現(xiàn)明顯的波幅衰減現(xiàn)象。當(dāng)某深度的樁身處于混凝土存在質(zhì)量缺陷時，如：局部夾泥，就會有相應(yīng)的波幅衰減現(xiàn)象出現(xiàn)。如果有嚴(yán)重的局部斷樁于夾層等情況，那么聲時曲線波形在超聲波檢測時所得到的為不規(guī)則的，很明顯很增加聲時值，明顯出現(xiàn)波幅衰減。

3 檢測注意事項

3.1 聲測管漏漿影響

對橋梁樁身進(jìn)行澆筑中，因為混凝土有流動性，會產(chǎn)生較大的壓力給聲測管，一旦沒有處理安裝好部分聲測管的接頭，聲測管中就會滲進(jìn)去泥漿或者是水泥。利用超聲波進(jìn)行檢測時，對于該處的水泥漿，聲波會進(jìn)行穿透，在范圍上，如果待檢測缺陷比較小，誤判出現(xiàn)的可能度很大。

3.2 樁基齡期

對于聲波檢測信號，樁基齡期的影響力較大。對于樁基檢測，在樁基齡期上，國家標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定在14之后，就算時間上有問題，樁基檢測也一定在7天后，不符合要求的樁基齡期，會有所接受信號較微弱以及波形不穩(wěn)定的現(xiàn)象出現(xiàn)在檢測過程中。

4 結(jié)束語

超聲波法是目前橋梁樁基無損檢測應(yīng)用的重要方法，技術(shù)比較成熟，操作簡單易行，可靠有效，可準(zhǔn)確地反映橋梁樁基的實際情況，可有效提高樁基試驗檢測效率，在樁基檢測方面有著舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

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