淺析超聲波無損檢測技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

鄭龍

摘要：本文在詳細分析超聲波無損檢測技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，探討了樁基工程超聲波無損檢測技術(shù)的應(yīng)用方法，可供參考。

關(guān)鍵詞：超聲波無損檢測;橋梁樁基;技術(shù)原理

一、超聲波無損檢測技術(shù)原理

橋梁樁基工程多采用鉆孔灌注樁，屬于多相非均質(zhì)材料，主要構(gòu)成材料包括：水泥石、空氣空隙、水等，因此，在使用過程中往往會產(chǎn)生各類缺陷，如空洞、疏松、裂縫、斷樁等，大幅降低字星凝土聲阻抗能力。

聲波屬于一種常見的彈性波，若混凝土介質(zhì)為彈性體，那么在混凝土內(nèi)聲波的傳播，可滿足彈性波傳播規(guī)律。超聲波檢測是聲波由發(fā)射探頭發(fā)射后，通過水的耦合作用，向測管傳遞，隨后經(jīng)樁身混凝土介質(zhì)傳播，并達到接收端的測管，隨后再次通過水的耦合作用，傳遞到接收探頭。因為液體、氣體等不存在剪切彈性，僅做縱波傳播，在樁基檢測中超聲波可采用縱波分量。

當(dāng)樁身存在斷裂、離析等缺陷時，將會對混凝土介質(zhì)的連續(xù)性造成一定影響，導(dǎo)致聲波傳播途徑更為復(fù)雜，聲波不得不從缺陷處透過或繞過進行傳播，相比直線距離，其傳播路徑增長，進而出現(xiàn)聲時延長，波速降低的情況。簡而言之，超聲波無損檢測就是根據(jù)混凝土聲學(xué)參數(shù)測量值的相對變化，如聲時、波幅、頻率等，對其缺陷位置、范圍等信息進行準(zhǔn)確分析與判別，最終得出樁基混凝土質(zhì)量類別的評定結(jié)果。

二、超聲波無損檢測方法

根據(jù)超聲波換能器通道在樁基樁體的不同設(shè)置方式，可將超聲波無損檢測法分為不同的類型，常見的方法包括以下3類。

（一）樁基的樁內(nèi)單孔透射法

僅在一個孔道內(nèi)進行檢測試驗，當(dāng)樁基工程鉆孔取芯之后，為深入了解其周邊混凝土的質(zhì)量，采用單孔檢測法更為直接、有效，通常情況下，可作為鉆芯取樣法的一種補充方式。單孔檢測是指在一個孔內(nèi)放置換能器，隨后通過專用的一發(fā)雙收式的換能器，抑或采用隔聲材料在換能器之間隔離。

經(jīng)發(fā)射換能器超聲波在水的耦合作用下，傳播至孔壁內(nèi)混凝土表層，隨后經(jīng)一定傳播路徑，再次通過耦合水，向兩個接收換能器傳播，此時便可測量出超聲波沿孔壁上的混凝土在傳播過程中的所有聲學(xué)參數(shù)。在具體檢測中，必須做好信號分析，將各種干擾排除。此外，該方法不太適用于孔道有鋼管的檢測，在孔壁混凝土內(nèi)鋼管往往會出現(xiàn)繞行現(xiàn)象，采用此方法測量結(jié)果準(zhǔn)確性難以控制。

（二）樁基的樁外孔透射法

若樁基內(nèi)部未設(shè)換能器通道，抑或上面部分結(jié)構(gòu)已開始施工，在緊貼樁基外側(cè)部位的樁周圍土層內(nèi)鉆孔，由此作為檢測通道。在檢測過程中，將一個較大發(fā)射功率的平面換能器擺放到樁頂面位置，此時，由樁外孔內(nèi)按照“上一下”順序慢慢將接收換能器放入，沿著樁身混凝土超聲波可逐步向下傳播，并從孔和樁之間的層面穿過，隨后通過水的耦合作用，傳播到接收換能器，這時便可將超聲波的聲學(xué)參數(shù)測量出來，同時根據(jù)信號變化情況，對樁基本身是否存有缺陷及缺陷位置等進行判斷。

該檢測法對樁長有一定要求，同時，在土內(nèi)超聲波的衰減速度較快，因此，僅能從大體上判斷樁基缺陷問題。

（三）樁內(nèi)的跨孔透射法

作為樁身質(zhì)量檢測最常用的一種超聲波透射法檢測形式，樁內(nèi)跨孔透射法是指在樁上接（第336頁）觀：輪胎氣壓達到規(guī)定值。前橋、轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)無松動、前減振器無漏油、左右懸架彈簧是不折斷或彈力無減弱、懸掛彈簧固定可靠。用前輪定位儀檢查前輪定位是否準(zhǔn)確，進行調(diào)整。檢查車架有無變形，若有變形，應(yīng)校正。

8.電動動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的車輛行駛一個月時間出現(xiàn)3～4次方向重（無助力）的情況

故障查找原因;ECU電腦控制“亂了”

修理處理方法：4S店進行輸出原廠識別密碼，重新設(shè)定或重新更新微處理器ECU。一般運用汽車自診斷系統(tǒng)檢修排除電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個故障。

五、結(jié)論

汽車轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，主要是為了減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩(wěn)定性。雖然增加動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會帶來成本較高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，但由于優(yōu)勢明顯，還得到很快的發(fā)展?？梢哉f，隨著我國汽車技術(shù)的進步，汽車電子新技術(shù)應(yīng)用將會得到越來越廣泛。不但這些技術(shù)發(fā)展，我們還要懂得它們的結(jié)構(gòu)原理，故障診斷、分析并能有效地提出維修方案，能夠良好的解決問題，使我們汽車行駛更加安全可靠，這是我的初心。致謝

首先誠摯的感謝我的論文的指導(dǎo)老師，他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時間來審查、修改我的論文，同時也要感謝我身邊的師傅、同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見。

參考文獻：

[1]張立新，屈亞鋒主編.汽車底盤電控系統(tǒng)檢修[M].人民交通出版社，2016（12）.

[2]陳志恒，胡寧編著.汽車電控技術(shù)[M].高等教育出版社，2016（6）.內(nèi)安設(shè)2根以上聲測管，隨后裝滿清水，并在聲測管內(nèi)分別放入發(fā)射和接收的換能器。通過發(fā)射換能器發(fā)射超聲波，并連續(xù)從多根聲測管之間的混凝土穿透，隨后被接收換能器接收。聲波脈沖由發(fā)射換能器到接收換能器之間輻射的面積即為有效檢測范圍。此外，這種檢測方法可以更加細化，分為扇形掃測、水平測、交叉斜測等，可根據(jù)波形實際情況，準(zhǔn)確判斷樁身混凝土缺陷位置及其嚴(yán)重程度。

三、工程概況

本文以高速公路改線工程A特大橋某根鉆孔樁為檢測試驗對象，檢測樁長49.8m，樁徑1.2m，聲測管共設(shè)置3個，740mm為聲測管間距，測試時，共測試三個測量剖面，即1-2、2-3、1-3。所有剖面測量間距均為25cm，從樁頂向下進行檢測。因為測點太多，本文僅選取其中幾個典型測點，分別為1-2測量剖面6.3m處、2-3測量剖面15.55m處、1-3測量剖面34.05m處，主要對各測點波幅、波形及頻譜進行分析與探討，具體情況如圖1～3所示。

由此可知，1-2測量剖面6.3m處測點的波幅值為100.73dB，2-3測量剖面15.55m處測點的波幅值為101.16dB，1-3測量剖面34.05m處測點波幅值為98.96dB，可見測量剖面所有測點均具有較為平穩(wěn)的波幅值，波形平順，未見畸變情況。

此外，三個典型測點的主頻值也基本一致，分別為1-2測量剖面6.3m處測點的主頻值為48.83KHz，2-3測量剖面15.55m處測點的主頻值為48.22KHz，1-3測量剖面34.05m處測點的主頻值為47.61KHz，同樣可認為各個測點的主頻值無偏移情況。

選取其中一部分具有代表性的測定進行分析，其各項參數(shù)如表1所示，同時，可通過表2表示臨界聲速、臨界波幅值情況，最終獲取聲速一深度曲線、波幅一深度曲線與PSD深度曲線。

通過表1、表2及所得深度曲線圖，按照聲速、波幅、PSD判據(jù)，可得出本檢測樁符合Ⅰ類樁規(guī)定，此外，通過各測點波形及頻譜圖等綜合考慮，最終確定本檢測樁為Ⅰ類樁。

四、結(jié)束語

綜上所述，超聲波法是橋梁樁基完整性檢測的主要技術(shù)之一，通過超聲波法檢測，可獲取良好的效果。根據(jù)上述分析，可得以下結(jié)論：

1.為檢測樁基完整性，詳細闡述了超聲波無損檢測技術(shù)原理，得出超聲波無損檢測就是根據(jù)混凝土聲學(xué)參數(shù)測量值的相對變化，如聲時、波幅、頻率等，對其缺陷位置、范圍等信息進行準(zhǔn)確分析與判別，最終得出樁基混凝土質(zhì)量類別的評定結(jié)果。

2.根據(jù)超聲波檢測工作原理，簡要說明了三種常見的檢測方法，即樁內(nèi)單孔透射法、裝外孔透射法、跨孔透射法，要求根據(jù)工程實際，靈活采用相應(yīng)的檢測方法，從而取得良好的檢測效果。

3.結(jié)合工程實例，將聲速、波幅及PSD等作為檢測的判據(jù)，得出該檢測樁為I類樁，表明在樁基完整性檢測中超聲波無損檢測法具有良好的應(yīng)用效果。

參考文獻：

[1]張志成.超聲波無損檢測技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2018，44（33）：38-39.