超聲波法在樁基檢測中的應(yīng)用

王　爭，胡先進(jìn)，顏　靜

(貴州省交通建設(shè)工程檢測中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽　554300)

?

超聲波法在樁基檢測中的應(yīng)用

王爭，胡先進(jìn)，顏靜

(貴州省交通建設(shè)工程檢測中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽554300)

摘要：介紹超聲波檢測法其原理的基礎(chǔ)，闡述了該檢測方法在樁基上的具體應(yīng)用，并提出檢測數(shù)據(jù)的處理與分析方法，最后得到了超聲波檢測法在樁基檢測中具有較高可行性，且能顯著提高檢測精準(zhǔn)度的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：樁基檢測；超聲波檢測法；應(yīng)用

超聲波檢測法是一種操作簡便、受外界因素影響小、檢測結(jié)果準(zhǔn)確、反應(yīng)速度靈敏、體型輕便、安全性高的新型檢測技術(shù)，在當(dāng)前的樁基檢測工作中較為常用。隨著社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，檢測技術(shù)正不斷向先進(jìn)化、高效化方向邁進(jìn)，超聲檢測方法的出現(xiàn)和應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)檢測技術(shù)無法進(jìn)行深層檢測等難題，為工程實(shí)施提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)與安全保障。

1超聲波檢測法的基本原理

1.1樁基超聲波檢測法

在對(duì)樁基進(jìn)行檢測的過程中，超聲波檢測法的實(shí)際應(yīng)用可以按照其傳播規(guī)律與接收方式進(jìn)行分類，比如回波法與透射法。在應(yīng)用范圍層面上，回波法需要在介質(zhì)相對(duì)均勻的條件下使用，如典型的金屬樁基等，應(yīng)用范圍相對(duì)較為狹窄。但透射法則完全不同，它可在多種形式的不均勻介質(zhì)中使用，混凝土樁基、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等可使用此方法進(jìn)行檢測。因此，在我國的樁基檢測工作中，常用透射檢測法。

1.2超聲法檢測法基本原理

對(duì)于我國絕大多數(shù)的樁基結(jié)構(gòu)而言，均由非均勻材料制成，組分較為復(fù)雜，個(gè)別還會(huì)存在一定疏松等情況，這樣的特性會(huì)使它的聲阻變小，為檢測帶來一定的困難。然而，由于聲波實(shí)質(zhì)上是一種彈性波，若將組分復(fù)雜的樁基當(dāng)作彈性體，則聲波在其中的傳播勢必會(huì)遵循某種規(guī)律，這就是可以在樁基中運(yùn)用超聲波進(jìn)行檢測的前提。

樁基透射檢測法應(yīng)用方法為：首先，在被測樁基中預(yù)埋檢測管，將其作為超聲波的主要通道，同時(shí)還要在管中填充適量的水，作為檢測必要的耦合劑。然后，在準(zhǔn)備工作均已完成后，將檢測儀器的探頭設(shè)置檢測管的兩頭，由發(fā)射探頭發(fā)出脈沖通過樁基后被接收探頭接收，對(duì)脈沖通過樁基的時(shí)間、波幅變化以及頻率、波形等進(jìn)行記錄，為后續(xù)分析與處理工作提供數(shù)據(jù)。超聲波傳播時(shí)，其脈沖強(qiáng)度會(huì)受到樁基各個(gè)組分的影響而發(fā)生一定變化，如散射、吸收以及衰弱等，所以采集到的數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生相對(duì)應(yīng)的改變，該檢測法正是將此類數(shù)據(jù)作為依據(jù)，借助一系列分析手段，對(duì)樁基的整體質(zhì)量、缺陷等進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，從而得出最終的判斷結(jié)果。

2樁基超聲波檢測法的具體應(yīng)用

2.1預(yù)埋檢測管

預(yù)埋檢測管是應(yīng)用超聲波對(duì)樁基進(jìn)行檢測的首要環(huán)節(jié)，根據(jù)樁基規(guī)格確定需要進(jìn)行埋設(shè)的檢測管數(shù)量，如果樁基規(guī)格較小，直徑在1.5 m以內(nèi)，則檢測管的預(yù)埋數(shù)量通常在三根左右；如果樁基規(guī)格較大，直徑超過1.5 m，則應(yīng)埋設(shè)不少于四個(gè)檢測管。另外，選擇檢測管類型時(shí)，應(yīng)充分其材料是否會(huì)與樁基的某種成分發(fā)生反應(yīng)，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量選擇金屬材質(zhì)的檢測管。在對(duì)相鄰兩個(gè)檢測管實(shí)施連接時(shí)，應(yīng)采取“螺紋法”，同時(shí)還要保證檢測管的內(nèi)徑大于換能器不少于1.5 cm。檢測管捆綁選用鋼筋籠，并確保檢測管的底端是完全密封的，檢測管管口應(yīng)高于樁基不少于30 cm，還需設(shè)置蓋板。

2.2超聲波檢測

首先，在充分考慮樁基規(guī)格的基礎(chǔ)上，選取最適宜的檢測換能器與其他設(shè)備，同時(shí)設(shè)置合理的參數(shù)。需特別注意，檢測設(shè)備參數(shù)一旦確定，禁止在檢測過程中隨意變動(dòng)。另外，還要保障相同樁基的超聲波檢測電壓保持一致，不得發(fā)生變化。

其次，將接收與發(fā)射換能器設(shè)置在檢測管頂端或底端，無論設(shè)置在哪，都需保證在相同的高度上，并可在同步的條件下進(jìn)行位移。檢測時(shí)，要準(zhǔn)確記錄聲學(xué)的參數(shù)，同時(shí)對(duì)換能器的實(shí)際位置信息進(jìn)行采集。在此階段中，應(yīng)經(jīng)常對(duì)換能器的具體位置與高度進(jìn)行校核，同時(shí)保證相同換能器的兩個(gè)測點(diǎn)間接不超過250 mm。除此之外，在進(jìn)行對(duì)測時(shí)，換能器需要具有相同的標(biāo)高且要同步進(jìn)行升降，隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行校核，保證累計(jì)高差不會(huì)超出20 mm。

再次，相鄰兩個(gè)測點(diǎn)的距離需控制在0.2～0.5 m之間，如果檢測時(shí)發(fā)出異響，應(yīng)立即對(duì)測點(diǎn)進(jìn)行有效的加密。檢測盡量按照從下至上的順序進(jìn)行，對(duì)于那些異常的波段或波形應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理和記錄，同時(shí)借助平測等方法對(duì)測量實(shí)施加密。如果實(shí)際情況中的樁基規(guī)格較大，其中預(yù)埋了多個(gè)檢測管，則可以采取分組的方式進(jìn)行檢測。

最后，樁基檢測工作完成以后，還需進(jìn)行一定次數(shù)的抽檢。抽檢的數(shù)量不得少于總檢測數(shù)量的10%。另外，聲時(shí)與波幅的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)嚴(yán)格控制在5%～10%范圍以內(nèi)。

3樁基超聲波檢測數(shù)據(jù)處理與分析

3.1聲速值判斷

在對(duì)聲速進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要將脈沖經(jīng)過樁基首先抵達(dá)制定位置的時(shí)間作為主要依據(jù)。如果混凝土樁基的質(zhì)地和介質(zhì)較為均勻，不存在質(zhì)量問題與缺陷，則檢測管是可以平行設(shè)置的，而且所獲取的聲時(shí)值也基本相同。相反，如果樁基存在一定缺陷，缺陷中含有空氣等雜質(zhì)，使得測出的聲速值會(huì)比介質(zhì)均勻樁基的聲速值大很多，同時(shí)脈沖經(jīng)過所需的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的增加。簡單來說，聲速的改變是具有一定規(guī)律性的，所以它可以在某種程度上準(zhǔn)確反映出樁基的整體質(zhì)量，還可以據(jù)此判斷是否存在缺陷等問題。然而，在實(shí)際情況中，想要實(shí)現(xiàn)使用聲速對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行判斷的目標(biāo)，還需一個(gè)可對(duì)聲速狀態(tài)進(jìn)行判斷的點(diǎn)，即為臨界點(diǎn)。

3.2完整性判斷

對(duì)于樁基的完整性而言，使用超聲波法進(jìn)行檢測時(shí)應(yīng)充分考慮臨界值、聲速值以及波幅的衰減等指標(biāo)，將這些指標(biāo)進(jìn)行結(jié)合，以此進(jìn)行綜合判斷。按照檢測管的布置數(shù)量與樁基形狀，樁基的完整性判斷依據(jù)如表1所示。

表1　樁基的完整性判斷依據(jù)

表1中的n代表由超聲檢測法測出的樁基缺陷點(diǎn)數(shù)。

3.3樁基質(zhì)量判斷

借助超聲波檢測法，可以對(duì)樁基的外觀、尺寸、位置、種類、工藝方法、現(xiàn)場條件、受力情況、強(qiáng)度以及形變等進(jìn)行檢測與判斷，其中最為關(guān)鍵的內(nèi)容為強(qiáng)度檢測與判斷，樁基強(qiáng)度與質(zhì)量存在十分密切的聯(lián)系。在實(shí)際情況中，如果樁基存在質(zhì)量問題，則有可能出現(xiàn)不同程度的事故。雖然事故的發(fā)生并不完全取決于樁基質(zhì)量，與施工過程中的勘察、設(shè)計(jì)與工藝等都存在一定聯(lián)系，但無論哪一種問題，都可以通過樁基檢測進(jìn)行預(yù)防和消除。比如，樁基施工過程中未對(duì)樁基受力條件進(jìn)行全面的了解，使得樁基建成后出破碎的現(xiàn)象，此時(shí)即可采用超聲波檢測法對(duì)樁基的實(shí)際承載能力進(jìn)行檢測，對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行記錄、處理與分析后，與樁基施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比對(duì)，找出材料或工藝中存在的問題，并立即對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性處理，這樣一來，就可以盡早的發(fā)現(xiàn)問題，防止樁基在后續(xù)使用中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，危及工程建設(shè)安全。

4結(jié)束語

樁基檢測尤其是混凝土等非均勻介質(zhì)的樁基檢測過程中，超聲波檢測法以其相對(duì)較強(qiáng)的操作性、較高的準(zhǔn)確度等優(yōu)勢，在實(shí)際情況中得到了十分廣泛的使用。如今，隨著檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，超聲波檢測技術(shù)已經(jīng)較為成熟，操作起來也更加的得心應(yīng)手，可以為現(xiàn)階段樁基質(zhì)量檢測與控制領(lǐng)域提供先進(jìn)的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉強(qiáng). 超聲波法在樁基檢測中的應(yīng)用研究[J]. 現(xiàn)代物業(yè)(上旬刊),2015,(7):12-14.

[2]陳王劍. 超聲波法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用研究[J]. 黑龍江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]王光平. 關(guān)于超聲波法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J]. 江西建材,2014,(13):147.

The application of ultrasonic wave method in pile foundation

WANG Zheng, HU Xian-jin, YAN Jing

(Guizhou Province Transportation Construction Engineering Testing Center Co., Ltd.，Guiyang,Guizhou 554300,China)

Abstract:This paper introduces the basis of the principle of the ultrasonic wave, and expounds the specific application of the detection method on the pile foundation, and puts forward several processing and analysis methods for detecting data, and finally obtained the detection method of ultrasonic wave has high feasibility in the pile foundation inspection, and can significantly improve the detection accuracy.

Keywords:pile foundation inspection; detection method of ultrasonic wave; application

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：王爭(1988-)，男，貴州思南人，助理工程師，從事公路試驗(yàn)檢測工作。

中圖分類號(hào)：U445.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)04-0104-02