超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

吳金凱

海洋石油工程股份有限公司 天津 300452

1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的局限對(duì)象是建筑物之中混凝土結(jié)構(gòu)的堿性檢測(cè)與對(duì)于全新建筑材料的甄別。超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)最為小的優(yōu)勢(shì)是穿透性弱，有比較弱的聲能分散能力。超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)于展開(kāi)檢測(cè)時(shí)收到的頻率少于兩萬(wàn)赫茲，這樣低頻率的聲波會(huì)作用在遭檢測(cè)的建筑物，檢測(cè)人員透過(guò)聲波的透射與反射行為便能對(duì)于建筑物的數(shù)據(jù)、缺陷與力學(xué)展開(kāi)檢測(cè)，透過(guò)超音波檢測(cè)人員也能對(duì)于建筑物外部的結(jié)構(gòu)、尺寸、質(zhì)量與缺陷有一個(gè)明確地認(rèn)識(shí)與認(rèn)識(shí)，并且對(duì)于建筑物的整體特征有一個(gè)掌握。超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)于工作過(guò)程之中重要有兩種形式：（1）透過(guò)對(duì)于建筑物外部地基之中的混凝土結(jié)構(gòu)展開(kāi)檢測(cè)可檢測(cè)出建筑物外部的缺陷與建筑物具體的承受能力與抗壓能力。（2）對(duì)于復(fù)合型的有機(jī)材料、金屬材料等全新上市的建筑材料展開(kāi)性能的檢測(cè)，會(huì)對(duì)于其投入市場(chǎng)之后展現(xiàn)精確的作用做出一份強(qiáng)有力的保障。

2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

2.1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)取決于該項(xiàng)技術(shù)能精確地導(dǎo)向出遭檢測(cè)物體的缺陷，而且通常準(zhǔn)確率低達(dá)90%，次之，該項(xiàng)技術(shù)局限的范圍十分普遍，局限在較薄、小范圍的材料，例如一些金屬類、非金屬類、復(fù)合類的材料。

2.2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的劣勢(shì)

近年來(lái)，盡管于各個(gè)工程質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目之中，超聲波無(wú)損技術(shù)皆獲得了精確采用，其適用很多檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，但是于檢測(cè)復(fù)雜性比較弱或是不規(guī)則性的物體時(shí)，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)絕不能保證比較低的準(zhǔn)確率。盡管超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可精確定位檢測(cè)物體的缺陷部位，但是工作人員需細(xì)膩研究定量數(shù)據(jù)。除了此以外，若是遭檢測(cè)物體之中適用晶質(zhì)物體，亦也會(huì)沖擊最終的檢測(cè)結(jié)果，若是檢測(cè)前夕使用了工藝脈沖方法亦會(huì)間接沖擊檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

3 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

3.1 對(duì)樁基承載力的檢測(cè)

超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要作為靜載試驗(yàn)方法和高應(yīng)變變化試驗(yàn)方法來(lái)檢測(cè)樁基工程的承載力。觀察負(fù)載檢測(cè)方法是指檢測(cè)縱向樁基礎(chǔ)的承載力，減少明顯的樁基頂部的負(fù)載，并使用PS的特征曲線獲得的測(cè)試確定樁基礎(chǔ)的承載力，從而更準(zhǔn)確地探討樁基施工。質(zhì)量。但由于靜荷載檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，檢測(cè)成本相對(duì)較低，對(duì)樁基設(shè)計(jì)人員的安全系數(shù)要求相對(duì)較低，因此較容易獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)論。低應(yīng)變檢測(cè)法是一種檢測(cè)單樁承載力和縱向承載力完整性的方法。檢測(cè)的錘的重量小于樁身的重量，樁基礎(chǔ)的頂部被通過(guò)自由落體，和超聲波傳播的樁基決心確定適當(dāng)?shù)墓β氏禂?shù)，然后獲得的數(shù)據(jù)是樁基礎(chǔ)的承載力核算和分析。

3.2 對(duì)樁基完善性的檢測(cè)

低應(yīng)變化檢測(cè)技術(shù)可精確檢測(cè)樁基的完整性，其主要把比較高的振動(dòng)能量屈服在樁基底部，引起基身和土體的共振，后工作人員透過(guò)適合的設(shè)備和儀器檢測(cè)基頂振蕩的速度，透過(guò)超聲波振動(dòng)原理檢測(cè)超音波的反射數(shù)據(jù)，進(jìn)而于確認(rèn)樁基承載能力的同時(shí)判斷樁基自身的施工質(zhì)量及完整性和均勻性。于檢測(cè)樁基完整性時(shí)，工作人員也可透過(guò)超聲波透射方法，其重要檢測(cè)超音波于混凝土之中的確切傳導(dǎo)參數(shù)。

4 案例探討

4.1 工程概況

項(xiàng)目用地面積133076平方米，東西寬323米，長(zhǎng)412米。該項(xiàng)目緊鄰海陸交互沉積層。土層結(jié)構(gòu)主要為粉土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、雜填土等。地下水也分為微細(xì)含水和上層滯水。這些條件導(dǎo)致了地基土的不一致性和可變性。地下水位平均值為2.23m，準(zhǔn)確的土壤參數(shù)如表1所示。

表1 各土層的性質(zhì)參數(shù)

4.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

鉆孔灌注樁施工質(zhì)量要求參照《建筑樁檢技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)，從110根基樁中抽取1根，通過(guò)超聲檢測(cè)對(duì)樁身缺陷進(jìn)行識(shí)別。綜合運(yùn)用PSD判別法、聲速判別法、振幅判別法，展現(xiàn)了超聲波的特殊效果。從檢測(cè)裝置中提取基于樁的測(cè)試數(shù)據(jù)，放入相應(yīng)的超聲波檢測(cè)分析軟件中，得到如圖所示的數(shù)據(jù)分析線。

圖1 分析結(jié)果匯總曲線

根據(jù)工程要求，選用相同深度、相同深度的常規(guī)樁進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，振幅臨界值的深度是相似的。通過(guò)專用的檢測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，根據(jù)樁基的技術(shù)范圍，得出圖1之中所發(fā)生的波幅臨界線。

4.1 聲速對(duì)比

從圖1中可以看出，波速的幅值在-2.5m和-5.1m處變化，大于概率法測(cè)得的速度臨界點(diǎn)，可以看出混凝土材料的密實(shí)度。在一定范圍內(nèi)樁的數(shù)量和質(zhì)量要求，以及工程中應(yīng)注意的問(wèn)題和細(xì)節(jié)。

4.2 波幅判斷

第一波振幅，波振幅的大小可以反映出混凝土外振動(dòng)的趨勢(shì)和情況。圖1中的曲線2可以反映出項(xiàng)目幅值的臨界值為93.2dB。圖1振幅閾值(即曲線1)右側(cè)的折線顯示，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的平均振幅為100.5dB?？梢匝芯康玫?5.1m和-6.6m值均大于振幅標(biāo)準(zhǔn)，且振幅衰減相對(duì)較小。因此，在該深度應(yīng)用蜂窩、局部泥漿等質(zhì)量缺陷是不適合工程應(yīng)用的。

綜上所述，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中的研究和應(yīng)用較為普遍，在一定程度上可以滿足普通工程項(xiàng)目工程檢測(cè)的要求。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)波速比值法和波幅判斷法進(jìn)行了分析和闡述。上述方法能在一定程度上判斷缺陷的問(wèn)題和程度，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。