超聲波檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用

呂子釧 謝劍鋒

摘要：橋梁樁基混凝土采用超聲波檢測技術檢測混凝土的完整性和強度指標，可以為公路橋梁的驗收提供科學依據(jù)，橋梁樁基施工具有高度的隱蔽性，施工質量缺陷極不容易被發(fā)現(xiàn)，質量事故的處理成本較高、技術難度也較大。橋梁樁基檢測是樁基施工質量控制的必要環(huán)節(jié)。

關鍵詞：橋梁混凝土；超聲波檢測技術；樁基檢測；應用分析

引言

無損檢測技術通常采用物理檢測的方法，因此檢測過程中通常不會對所檢測工件造成損傷，因此叫做無損檢測技術。在橋梁樁基的檢測中就可以使用這種技術，可以有效的檢測出樁基中是否有氣孔、裂紋等現(xiàn)象，或者工程工藝是否符合要求。無損檢測技術不但能夠在檢測中保持橋梁樁基不被破壞，還具有簡單方便、節(jié)約檢測成本等優(yōu)點。

1超聲波檢測原理

超聲波透射法檢測樁身結構完整性的基本原理是：樁內(nèi)預埋若干檢測管作為檢測通道，將發(fā)射探頭和接受探頭置于聲測管中，管內(nèi)充滿清水作為耦合劑。由儀器中的脈沖信號發(fā)生器發(fā)出一系列周期性電脈沖，加在發(fā)射換能器的壓電體上，轉換成超聲脈沖，該脈沖穿過待測的樁體混凝土，并為接受換能器所接受，再轉換成電信號。由儀器中的測量系統(tǒng)測出超聲脈沖穿過混凝土所需的時間、接受波幅值（或衰減值α）、脈沖主頻率、波形及頻譜等參數(shù)，然后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對接受信號的各種參數(shù)進行綜合判斷和分析，即可對混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質、大小、位置做出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強度等級的評價指標。

2樁基檢測技術組成及分類

橋梁樁基的成樁檢測方法按橋梁檢測規(guī)范有低應變、高應變、靜載荷載試驗和超聲波檢測，其中超聲波檢測是應用較為廣泛和有效的檢測方法。超聲波檢測樁基技術是利用超聲波在介質中傳播質點的彈性振動過程，測試儀器產(chǎn)生的脈沖信號激勵發(fā)射頭，發(fā)射探頭將脈沖能量轉化為機械振動，接收探頭再將機械振動轉化為電磁振動能量，發(fā)射的超聲波經(jīng)過介質水的耦合和放大，從而顯示在檢測儀的屏幕上，成為可以直觀觀察和讀取的波形曲線數(shù)據(jù)，通過曲線判斷樁身混凝土的均勻性、缺陷性質和缺陷部位。

3橋梁樁基中應用到的無損檢測技術方法和其優(yōu)缺點

3.1超聲波檢測在橋梁樁基中的應用

（1）超聲波檢測原理超聲波是一種具有較高頻率的機械振動波。超聲波檢測技術中運用到的原理是超聲波的傳播震動的反射原理，因此可以將檢測到的超聲波在計算機屏幕上直觀的反映出來，通過反射的超聲波波動圖的振幅、振動頻率等特性，對所檢測部件的情況進行推測和判定。在對橋梁樁基的檢測時主要是通過向樁基混凝土結構中發(fā)射超聲波，通過對波的傳播特征的分析，檢測樁基是否存在缺陷。如果超聲波在計算機模擬圖上顯示出較為均勻的波動趨勢，則表明樁基中不存在較為明顯的缺陷。（2）優(yōu)點和局限性超聲波檢測技術除了能夠保持橋梁樁基不在檢測過程中收到損傷外，還具有檢測較為全面、檢測速度比較快、檢測所需成本比較低的特點。此外超聲波檢測比較適用于厚度比較大的檢測物體，因此在橋梁樁基的檢測較為適用。但這種技術只能在檢測現(xiàn)場就對超聲波圖的判斷得出直接的檢測結果，無法使檢測依據(jù)保留下來。

3.2低應變法在橋梁檢測中的應用

（1）低應變檢測技術原理顧欣在低應變檢測技術對樁基的質量進行檢驗時運用到的是對樁基頂端施加一個快速的作用力時有振動波的產(chǎn)生，此振動波在沿著樁基向下傳播過程中如果遇到不正常的波段時會受到此異常波段的阻礙作用，從而產(chǎn)生的反射波被信號接收器接受和處理，從波形的變化情況上判斷出樁基質量是否具有完整性。（2）優(yōu)點和局限性該種檢測方法所具有的比較突出的特點是其使用時的較為快速方便且節(jié)約成本，在工程的建設當中不會應為監(jiān)測工作而影響其施工進度。因此作為一種在實用性和經(jīng)濟性的檢測方法一直在我國各類的樁基檢測中被廣泛應用。但是低應變檢測方法的局限性在于振動波在傳播時對于較遠距離的檢測會出現(xiàn)不準確的現(xiàn)象，在對高度較大的樁基的檢測時會出現(xiàn)一些問題。因此目前只適用于一般高度樁基的完整性檢測中。

3.3高應變檢測在橋梁樁基中的應用

（1）高應變檢測技術肌理此種技術在進行檢測工作時運用到的原理是通過自由落體下來的重錘對單個樁基施加壓力以檢驗其承載能力。主要通過信號接收器接收到的結果來對其承載能力做出判斷。（2）優(yōu)點和局限性高應變檢測方法在樁基檢驗中使用歷史較長的一種方法。此檢測方法主要對橋梁樁基的橫向承載能力極限進行檢驗，從而判斷其質量是否能夠達到要求的水準。高應變檢測能夠對基樁中存在的各種缺陷例如有細小的縫隙等進行檢查和檢測，能夠比較方方便的檢測出橋梁樁基在豎直方向是否具有滿足要求的抗壓能力，此外利用這種方法還能在檢測過程中對橋梁樁基中存在的缺陷及時檢查出來。但是這種方法在我國的樁基的檢測中由于一些局限性運用并不廣泛。

3.4鉆芯無損檢測在橋梁樁基中的應用

（1）應用原理鉆芯無損檢測法是運用特定的鉆具對樁基混凝土進行鉆進，將完整的鉆芯取出保存并標明序號放進取樣箱中，通過對芯樣的抗壓性檢測和性能上的判斷從而實現(xiàn)對樁基性能的判斷。（2）優(yōu)點和局限性采用鉆芯檢測時不會受到施工場地和環(huán)境的約束，而且對于樁基的直徑比較大時用此種方法進行檢測也不會受到限制，因此對于施工場地環(huán)境較為不好的情況較為適用，這也是鉆芯檢測技術所具備的獨有的優(yōu)點。但此種檢測技術檢測速度上不如其他幾種檢測快，且成本也較高。

4超聲波檢測樁基的注意事項

超聲波聲測管埋設時必須保證各聲測管之間相互平行對稱，探頭可以在聲測管內(nèi)同步自由的伸縮，橋梁聲測管埋設根數(shù)與樁基的直徑密切相關，公路橋梁工程中樁徑小于 800 mm 時聲測管一般為 2根，樁徑大于 1 600 mm 時聲測管一般不少于 4 根，樁徑在 800 mm ～1 600 mm 時聲測管宜采用 3 根，采用儀器檢測時每 2 根聲測管為一組分別進行檢測。聲測管應與鋼筋籠的主筋牢固的綁扎在一起，禁止采用焊接形式與主筋焊接在一起，沿樁長每隔不超過3 m 采用鉛絲綁扎一道，聲測管口接頭處與主鋼筋點焊連接，聲測管采用鑄鐵管制作，鑄鐵管壁厚滿足設計和規(guī)范要求，要特別注意鑄鐵管接頭處的焊接質量，保證聲測管的內(nèi)徑有足夠空間，換能器能夠在聲測管內(nèi)部自由伸縮。超聲波的頻譜分析通過各頻率的分量幅度解析，找出幅度最大的主頻率，在頻譜分析時截取不同的波列長度將得到不同的頻譜曲線，在頻譜分析中要考慮分辨率和漏波對檢測精度的影響，同時考慮疊加波對檢測的不利影響。

結語

超聲波樁基檢測技術具有檢測設備簡單、操作快捷方便的特點，超聲波測試儀的穿透能力較強，特別適用于對樁基混凝土的檢測和驗收，超聲波技術可以適用于超大尺寸混凝土灌注樁的檢測，也可以檢測樁基混凝土內(nèi)部的質量缺陷和強度情況，超聲波測試時需要操作人員具有一定的工作經(jīng)驗，檢測精度的高低與試驗人員的經(jīng)驗判斷密切相關，超聲波檢測技術能夠得到某些測線上的混凝土質量信息，利用超聲波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算分析，其成像結果是精確可控的。

參考文獻

[1]劉屠梅，趙竹占，吳慧明.基樁檢測技術與實例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]劉金礪.樁基工程檢測技術[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1983.

[3]羅騏先.樁基工程檢測手冊[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]張東方，林家農(nóng)，尹 超.灰色系統(tǒng)理論在混凝土抗凍性能研究中的應用[J].山西建筑，2007，33（15）：163-164.

（1.作者身份證號碼：330322198310081211；

2.作者身份證號碼：332523198604113118）