超聲波無損檢測技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

楊智超

【摘 ?要】超聲波法在橋梁樁基的檢測中具有重要的地位，該方法的正確運(yùn)用可以在很大程度上保證施工質(zhì)量，維持作業(yè)的穩(wěn)定性，使得施工步驟簡單高效，有效提升樁基檢測的效率和水平。

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

1超聲波法的檢測原理

1.1回波法

回波法在實(shí)際的運(yùn)用過程中也可以在金屬探傷方面發(fā)揮一定的效用。由于具有不同的材質(zhì)，回波法也會(huì)受到一定的影響，在樁基檢測的過程中，由于混凝土具有非勻的性質(zhì)，所以在樁基檢測中，回波法的使用就會(huì)受到一定的限制。所以，在此施工中用途較大的就是投射法，超聲波投射法的實(shí)際運(yùn)用原理為，要將管道提前安裝在樁基的內(nèi)部，這樣就會(huì)形成檢測的通道，有利于探頭等設(shè)備的安裝，在安裝過程中，值得注意的是，相關(guān)設(shè)備的安裝在保證在聲測管當(dāng)中。在使用儀器的時(shí)候，會(huì)接收到一定的電流脈沖，這些電流脈沖具有一定的周期性，當(dāng)經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化之后，會(huì)形成一種能夠穿透需要檢測的樁基的物質(zhì)，最后這些過程會(huì)轉(zhuǎn)換成一種電信號(hào)的形式。

1.2檢測方法

檢測方法主要有三種方法，分別包括扇形掃測法、斜測法以及平測法，這些方法是按照發(fā)射和接收設(shè)備的轉(zhuǎn)換程度和不同的高度進(jìn)行整合的，其中，平測法和斜測法在實(shí)際的工程中應(yīng)用比較普遍，在進(jìn)行測試的時(shí)候，測試的高度要保持不變，對(duì)于測試物體的每一個(gè)面都需要進(jìn)行獨(dú)立的檢測，需要值得注意的是，不同的高程對(duì)于信號(hào)的接收強(qiáng)度也具有不同的影響，要保證精準(zhǔn)的位置，否則就會(huì)影響到最終的判斷。有關(guān)操作人員應(yīng)該在測試之前做好儀器的檢查和準(zhǔn)備工作，最大限度彌補(bǔ)相應(yīng)的缺陷。

2應(yīng)用超聲波檢測橋梁樁基的技術(shù)方法分析

應(yīng)用超聲技術(shù)對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測時(shí)，主要是橋梁樁基結(jié)構(gòu)的完整性以及強(qiáng)度等指標(biāo)性參數(shù)來分別進(jìn)行檢測分析。檢測人員首先要準(zhǔn)確判定其聲速值以及波幅臨界值，并參考波形的特點(diǎn)來對(duì)橋梁樁身是否存在缺陷進(jìn)行判斷分析。此外，還可以根據(jù)工程的實(shí)際情況結(jié)合聲速離異系數(shù)以及PSD值等參數(shù)來提高判斷的準(zhǔn)確性。在應(yīng)用超聲檢測技術(shù)分析橋梁樁基質(zhì)量時(shí)，比較常用的參數(shù)包括樁基聲速標(biāo)準(zhǔn)差、平均值、PSD值、變異系數(shù)以及平均波幅測量值等。根據(jù)超聲波檢測的技術(shù)規(guī)范，可以將超聲檢測結(jié)果分成四個(gè)等級(jí)。其中，當(dāng)所有聲測剖面各測點(diǎn)的波幅值以及聲速均能夠達(dá)到臨界值以上，且其波形形態(tài)正常的，應(yīng)將其判定為樁身具有較好的完整性，能夠滿足施工要求的Ⅰ類樁。如果在波形形態(tài)雖然基本正常，但某聲測剖面存在個(gè)別測點(diǎn)波幅值或者聲速與臨界值相比略小時(shí)，應(yīng)將其視為Ⅱ類樁，即說明該樁身雖然有輕微缺陷存在，但是基本完好，對(duì)正常使用的影響比較小。當(dāng)在檢測中發(fā)現(xiàn)某聲測剖面中有深度樁界面或者多個(gè)連續(xù)測點(diǎn)存在畸變波形形態(tài)，且PSD值存在增加的現(xiàn)象，其波幅值或者聲速低于臨界水平時(shí)，則說明該樁身有比較明顯的缺陷問題存在，會(huì)影響樁基結(jié)果的實(shí)際承載能力，該類樁身為Ⅲ類樁。而當(dāng)某聲測剖面在深度樁截面或者多個(gè)連續(xù)測點(diǎn)均出現(xiàn)波幅值以及聲速與臨界值相比明顯偏低，且其波形形態(tài)畸變明顯，同時(shí)PSD值也發(fā)生了較大的變化時(shí)，則說明該樁身結(jié)構(gòu)中有嚴(yán)重缺陷問題存在，并會(huì)極大地影響樁身的實(shí)際載荷能力。

應(yīng)用超聲波技術(shù)檢測橋梁樁基時(shí)，主要是利用超聲波在遇到缺陷臨界面會(huì)發(fā)生繞射或者散射的特性，此時(shí)換能器所接收到的波幅會(huì)發(fā)生比較明顯的改變，因此，可以通過計(jì)算聲波波幅以及換能器信號(hào)的變化幅度來對(duì)缺陷程度以及性質(zhì)來進(jìn)行判斷分析。同時(shí)，當(dāng)超聲波遇到缺陷部分時(shí)，其相位以及傳播路徑也會(huì)產(chǎn)生一定的改變，此時(shí)在接收信號(hào)中就會(huì)出現(xiàn)畸變波形，再通過與低應(yīng)變技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，就能夠?qū)蛄簶痘馁|(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確的無損檢測。此外，還可以綜合聲速波幅以及PSD值等參數(shù)來提高對(duì)橋梁樁基缺陷判斷的準(zhǔn)確性。

3應(yīng)用超聲波檢測橋梁樁基的技術(shù)要點(diǎn)

3.1嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制作聲測管

通過可以選擇鑄鐵管等材料來作為聲測管，在制作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來控制鑄鐵管壁的具體厚度，并確保鑄鐵管接頭焊接牢固平整，從而使聲測管內(nèi)部能夠?yàn)閾Q能器的自由伸縮提供充足的空間。在設(shè)置聲測管時(shí)，應(yīng)將其牢固綁扎在鋼筋籠主筋上，而不得采取焊接連接方式。綁扎時(shí)應(yīng)選擇鉛絲按照每3m左右一道的方式來沿樁長方向進(jìn)行綁扎設(shè)置。同時(shí)應(yīng)采取點(diǎn)焊方式將主筋與聲測管接頭連接牢固。

3.2合理設(shè)置聲測管

在埋設(shè)聲測管時(shí)應(yīng)采取平行對(duì)稱的方式來布設(shè)聲測管，使探頭能夠在各聲測管內(nèi)伸縮自由。同時(shí)應(yīng)根據(jù)橋梁樁基直徑來確定埋設(shè)聲測管的根數(shù)，一般當(dāng)樁基直徑在800mm以內(nèi)時(shí)，應(yīng)埋設(shè)不少于2根聲測管;當(dāng)樁基直徑在800～1600mm之間時(shí)，應(yīng)埋設(shè)不少于3根聲測管;當(dāng)樁基直徑在1600mm以上時(shí)，應(yīng)埋設(shè)不少于4根聲測管;而當(dāng)樁基直徑大于2500mm時(shí)，宜適當(dāng)增加預(yù)埋聲測管數(shù)量。在通過儀器設(shè)備進(jìn)行超聲檢測時(shí)，應(yīng)采取2根為一組的方式來進(jìn)行測定。

3.3放置聲測管

超聲檢測應(yīng)在完成成樁施工28d后進(jìn)行。在檢測時(shí)應(yīng)先將樁頭挖開破除，管口應(yīng)高出混凝土頂面100mm以上，并將管口表面抹平。在對(duì)樁頭進(jìn)行破除時(shí)，應(yīng)避免對(duì)埋設(shè)在樁體內(nèi)的聲測管造成損傷，并要防止有雜物落入聲測管內(nèi)部，然后應(yīng)將探頭放入樁底位置。

3.4校正換能器精度

通常在超聲檢測設(shè)備中主要包括換能器以及數(shù)據(jù)采集裝置等組成部分。在使用檢測儀器進(jìn)行檢測前應(yīng)對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行檢測校對(duì)。檢測時(shí)可以通過律定試驗(yàn)來確定其聲時(shí)以及波形的準(zhǔn)確性和清晰度，并根據(jù)成樁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來確定換能器精度。當(dāng)條件均允許時(shí)應(yīng)選擇較重的換能器設(shè)備，同時(shí)要保證換能器的高度以及收放動(dòng)作一致同步。

結(jié)束語

超聲波透射法的主要特征在于運(yùn)用超聲波來探查基樁缺陷，在判斷波形差異的前提下給出基樁檢測的相關(guān)結(jié)論。技術(shù)人員運(yùn)用超聲波透射的手段可以做到正確識(shí)別波形改變、波幅變小、傳輸延時(shí)以及聲速降低等現(xiàn)象，據(jù)此歸納得出基樁施工的缺陷。由此可見，運(yùn)用超聲波透射法有利于檢測精確度的明顯提高。

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（作者單位：涼山州公路工程試驗(yàn)檢測中心）