超聲波法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用分析

楊飛躍

(合肥工大工程試驗(yàn)檢測有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051)

0 引 言

近年來，我國公路工程發(fā)展速度較快，對(duì)于工程質(zhì)量的重視也在不斷加強(qiáng)，尤其重視在橋梁樁基施工過程中加大檢測力度，橋梁樁基質(zhì)量對(duì)建筑工程具有較大的影響。當(dāng)前，超聲波方法具有良好的發(fā)展趨勢，其檢測速度相對(duì)較快且結(jié)果準(zhǔn)確可靠，因此可充分利用超聲波法對(duì)橋梁樁基進(jìn)行全面檢測。本文將對(duì)該檢測方法的原理進(jìn)行分析，介紹超聲波法在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用情況。

1 超聲波檢測的基本原理

當(dāng)前，在工程質(zhì)量檢測工作中，超聲波法是常用的檢測方法之一。該方法主要是將超聲波聲束集中在統(tǒng)一的特定方向，超聲波在介質(zhì)中通常以直線的方式傳播，具有良好的指向性。同時(shí)，超聲波在介質(zhì)傳播過程中通常會(huì)出現(xiàn)散射的情況，在不同介質(zhì)界面處還會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的折射、反射等。通過超聲波聲束的不斷反射，工作人員可對(duì)工程缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確探測，并對(duì)缺陷部位進(jìn)行明確定位，達(dá)到良好的檢測效果。并且，超聲波的能量通常比聲波的能量大，在固體傳播過程中，超聲波的傳播損耗相對(duì)較小，探測深度相對(duì)較大。當(dāng)在金屬中出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷時(shí)，在超聲波檢測過程中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的反射。當(dāng)探頭接收到反射信號(hào)時(shí)，能夠?qū)ο鄳?yīng)電路進(jìn)行處理，從而在熒光屏中顯示出不同高度與間距的波形。工作人員通過對(duì)波形變化的基本特征進(jìn)行分析，可有效明確問題的所在之處，確定其具體的位置以及深度。通過對(duì)形狀以及位置的合理判斷，能夠找出問題出現(xiàn)的原因，得出準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，為工作人員提供真實(shí)、有效的參考數(shù)據(jù)。該檢測方法的適用范圍相對(duì)較廣，具有較強(qiáng)的穿透力，能夠有效對(duì)較大厚度的物體進(jìn)行檢測[1]，并且該方法檢測的準(zhǔn)確率也相對(duì)較高，具有良好的應(yīng)用效果。因此，超聲波檢測方法在工程施工檢測中具有重要作用，工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)超聲波法的利用，從而有效提高工程質(zhì)量，確保建筑工程的安全。

2 超聲波檢測的主要方法

超聲波在應(yīng)用過程中具有較大的優(yōu)勢，能夠?yàn)楣こ藤|(zhì)量的準(zhǔn)確檢測提供充分保證。超聲波的檢測方法相對(duì)較多，可根據(jù)不同的檢測物體采用不同的檢測方法。

2.1 回波法

該方法通常應(yīng)用于金屬物體的檢測。金屬的材質(zhì)較為特殊，通常情況下對(duì)超聲波產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，利用回波法能夠減少較多的阻礙，加快物體檢測速度，有助于工作人員及時(shí)了解相應(yīng)物體的質(zhì)量情況，進(jìn)而展開詳細(xì)的分析，不斷提高工程質(zhì)量。

2.2 投射法

該方法應(yīng)用較為廣泛。在對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測時(shí)，通常利用該方法開展檢測工作，在樁基內(nèi)部安裝檢測管道，利用探頭設(shè)備對(duì)樁基進(jìn)行深入查看。同時(shí)，在設(shè)備安裝過程中，工作人員需明確其具體的位置，防止出現(xiàn)檢測誤差，影響檢測結(jié)果。儀器設(shè)備在應(yīng)用過程中，經(jīng)常會(huì)接收到電流脈沖，通過不斷轉(zhuǎn)換形成相應(yīng)的物質(zhì)，并逐漸穿透樁基，在換能器的作用下進(jìn)行有效吸收，從而轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)，有助于工作人員直接從顯示屏中了解到樁基檢測的結(jié)果，提高了檢測工作效率。

2.3 平測法

該方法在工程質(zhì)量檢測中也較為常用。應(yīng)用該方法，能夠有效降低對(duì)發(fā)射、接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理的工作量。在檢測過程中，確保檢測高程不變，對(duì)檢測物體進(jìn)行獨(dú)立查看。應(yīng)用該方法時(shí)需要對(duì)高程換能器進(jìn)行特別注意，避免產(chǎn)生較大的差異，以免降低檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率，導(dǎo)致無法對(duì)缺陷位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，難以達(dá)到精準(zhǔn)的檢測效果，降低工程質(zhì)量。因此，檢測人員需對(duì)其加以重視，合理運(yùn)用相關(guān)方法，并按照具體規(guī)定進(jìn)行正確操作，可有效保證檢測的合理性及科學(xué)性。

2.4 斜測法

在樁基檢測過程中，該方法的發(fā)射以及接收通常不在同一高度。在該方法檢測時(shí)，經(jīng)常利用相差高程對(duì)相應(yīng)的剖面進(jìn)行單獨(dú)檢測，當(dāng)高程的差值逐漸增大時(shí)，可有效減小檢測范圍，準(zhǔn)確定位具體的缺陷位置，提高樁基質(zhì)量的檢測精度，從而能夠充分展現(xiàn)出超聲波法在樁基檢測中的應(yīng)用價(jià)值，有效促進(jìn)工程建設(shè)的良好發(fā)展。

3 超聲波在橋梁樁基檢測中的具體應(yīng)用措施

3.1 檢測處理

橋梁樁基是基礎(chǔ)工程施工內(nèi)容，其穩(wěn)定性對(duì)工程質(zhì)量有著較大的關(guān)系，因此施工單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)橋梁樁基質(zhì)量的重視[2]。在施工過程中，不斷對(duì)橋梁樁基進(jìn)行全面檢測，利用超聲波檢測方法，逐漸深化樁基檢測工作。在實(shí)際檢測過程中，工作人員需在樁基中預(yù)埋相應(yīng)的聲測管，通過對(duì)基樁截面的分析，可有效確保橋梁樁基檢測的精準(zhǔn)性。當(dāng)預(yù)埋的聲測管數(shù)量較多時(shí)，能夠?qū)Υ蠓秶臉蛄簶痘M(jìn)行檢測，并收集較多的檢測數(shù)據(jù)信息，有助于工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理探究，從而能夠?qū)痘毕葸M(jìn)行定位。但增加聲測管數(shù)量也會(huì)使檢測成本不斷提高，對(duì)人力、物力的消耗相對(duì)較大。同理，若采用少量的聲測管，其成本相對(duì)較小，但檢測的范圍也較小，無法對(duì)樁基中出現(xiàn)的問題進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確性降低。

為此，在聲測管埋設(shè)過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)橋梁樁基進(jìn)行全面調(diào)查，了解樁基截面的實(shí)際數(shù)量，并對(duì)其展開有效分析。同時(shí)，檢測人員還應(yīng)當(dāng)對(duì)橋梁基樁直徑進(jìn)行精確測量，依此確定聲測管的具體數(shù)量，提高聲測管檢測的效率。在對(duì)基樁直徑進(jìn)行測量過程中，要求檢測人員應(yīng)當(dāng)充分遵循相關(guān)規(guī)定，依據(jù)具體參考準(zhǔn)則，明確具體的安裝標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，當(dāng)基樁直徑在800 mm以內(nèi)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在橋梁樁基中安裝2根以上聲測管。當(dāng)基樁直徑在800～1 600 mm時(shí)，檢測人員需安裝大約3根以上聲測管。若基樁直徑在1 600 mm以上，檢測人員需至少安裝4根聲測管。通過對(duì)相關(guān)規(guī)定的掌握，檢測人員需逐漸完善處理工作，做好橋梁樁基的準(zhǔn)備工作，逐漸強(qiáng)化檢測處理，合理運(yùn)用超聲波檢測方法，從而能夠有效快速開展檢測工作，充分確保橋梁樁基檢測的完整性。

3.2 現(xiàn)場檢測

在橋梁樁基檢測過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)超聲波法的運(yùn)用，利用該方法對(duì)橋梁樁基開展檢測工作。在現(xiàn)場檢測過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行深入調(diào)查，了解橋梁樁基施工的實(shí)際情況，并不斷對(duì)樁基相關(guān)基本信息進(jìn)行充分掌握。

首先，在樁基檢測時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)采用相適宜的儀器設(shè)備，確定各項(xiàng)設(shè)備的具體參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)置。通常情況下，在各項(xiàng)儀器中，超聲波頻率應(yīng)當(dāng)在30～50 kHz，電壓數(shù)值應(yīng)當(dāng)在200～1 000 V。在樁基檢測時(shí)，需確保參數(shù)一致，可有效得出較為準(zhǔn)確的結(jié)果，避免產(chǎn)生較大的誤差而影響檢測人員對(duì)樁基進(jìn)行正確判斷。

其次，在超聲波檢測方法的應(yīng)用過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)將發(fā)射儀器以及接收儀器放置在聲測管的頂部以及底部，能夠有效對(duì)基樁深度進(jìn)行充分檢測，對(duì)基樁進(jìn)行全面探查，促使檢測人員對(duì)基樁質(zhì)量有著根本了解。在儀器設(shè)備的升降過程中，應(yīng)當(dāng)保持相同的高度以及間距，并對(duì)檢測點(diǎn)距離進(jìn)行設(shè)定，由此能夠利用相關(guān)參數(shù)，對(duì)基樁深度進(jìn)行全面記錄[3]。并在具體檢測時(shí)，工作人員可對(duì)儀器的高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保其高差保持在20 mm以內(nèi)，均可得到良好的測量結(jié)果。通過對(duì)結(jié)果的有效分析，工作人員可及時(shí)對(duì)樁基中出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理，不斷提高樁基橋梁質(zhì)量。

最后，在超聲波檢測方法中，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，適當(dāng)加快儀器的運(yùn)行速度，促使檢測人員有效收集超聲波信號(hào)，根據(jù)信號(hào)產(chǎn)生的圖示，對(duì)其進(jìn)行有效分析，從而對(duì)樁基質(zhì)量做出準(zhǔn)確判斷。同時(shí)，在速度提升的過程中，檢測人員應(yīng)當(dāng)保證提升速度在3 m/min左右，可有效對(duì)基樁缺陷進(jìn)行充分掌握，便于工作人員采取合理的解決方案，逐漸減少橋梁樁基施工中的安全隱患，確保橋梁的安全性，促使各項(xiàng)施工作業(yè)均在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。通過利用超聲波法對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行檢測，進(jìn)一步推動(dòng)橋梁樁基工程的穩(wěn)定發(fā)展。超聲波法現(xiàn)場檢測如圖1所示。

圖1 超聲波法現(xiàn)場檢測

3.3 數(shù)據(jù)分析

在超聲波檢測過程中，通常會(huì)產(chǎn)生一系列的數(shù)據(jù)，工作人員需將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整理，不斷將相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總，并利用相關(guān)軟件繪制超聲波檢測的曲線圖形，從而快速直觀地對(duì)樁基檢測結(jié)果進(jìn)行掌握，并通過臨界值線的設(shè)定，對(duì)曲線做出合理判斷，明確樁基檢測過程中出現(xiàn)的異常情況。同時(shí)，在數(shù)據(jù)分析過程中，工作人員還需根據(jù)具體規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性。一般情況下，對(duì)橋梁樁基異常部位進(jìn)行檢測時(shí)，在多個(gè)檢測點(diǎn)中其曲線數(shù)值超出臨界值，由此檢測人員能夠判斷其存在較大的問題，并逐漸深入對(duì)問題部位的探測，明確出現(xiàn)異常情況的具體原因，促使工作人員對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚饾u強(qiáng)化施工質(zhì)量，確保樁基各項(xiàng)數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。同時(shí)，在超聲波波幅相關(guān)數(shù)據(jù)的分析過程中，工作人員也需利用軟件繪制相應(yīng)圖形。通常情況下，超聲波波幅的靈敏度相對(duì)較高，其臨界值與波幅信號(hào)有著較大的關(guān)聯(lián)，通過對(duì)相關(guān)信號(hào)的判斷，可有效得出具體的臨界值。在實(shí)際檢測過程中，若波幅在臨界值以內(nèi)，則證明橋梁樁基質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，安全性相對(duì)較高。若波幅超出臨界值，則表明檢測部分的樁基存在相應(yīng)的問題，工作人員需對(duì)其進(jìn)行深度檢查，從而有效保證橋梁樁基工程的完整性。

3.4 樁身判定

在橋梁樁基檢測過程中，利用超聲波方法可有效對(duì)樁身進(jìn)行充分判定，明確樁身因素的基本特征，對(duì)樁身的大小、異常程度、波形變化程度以及聲速等各方面進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，掌握樁身的基本信息[4]。同時(shí)，樁身缺陷通常與超聲波參數(shù)有著較大的關(guān)系，在橋梁樁基中出現(xiàn)沉渣情況時(shí)，超聲波聲速相對(duì)較低。由于沉渣較為松散，聲波會(huì)出現(xiàn)劇烈衰減，從而造成聲速不斷下降。在樁身檢測過程中，若出現(xiàn)混合物時(shí)，聲速也會(huì)出現(xiàn)下降趨勢，該異常情況主要是由于澆筑導(dǎo)管在安裝過程中與實(shí)際狀況不相符，由此出現(xiàn)斷樁以及標(biāo)高較低的現(xiàn)象。在超聲波方法的檢測下，聲幅出現(xiàn)明顯變化，樁身也極易發(fā)生突變。并且，在橋梁樁基施工過程中，還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。在檢測時(shí)，超聲波聲速下降，并根據(jù)坍塌的具體情況，能夠有效展現(xiàn)出聲速下降的幅度，為工作人員對(duì)樁身判定提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。在混凝土澆筑施工時(shí)，容易出現(xiàn)氣泡密集現(xiàn)象。在實(shí)際澆筑過程中，若澆筑的速度相對(duì)較快，則會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，致使混凝土中出現(xiàn)較大的空洞，導(dǎo)致其質(zhì)量嚴(yán)重下降。在檢測過程中，聲速出現(xiàn)下降趨勢，聲波也會(huì)明顯衰減。為此，通過利用超聲波法對(duì)聲速以及聲波等進(jìn)行觀察，可有效對(duì)樁身的質(zhì)量進(jìn)行合理判定，了解樁身的實(shí)際情況，增強(qiáng)整體的檢測效率。

3.5 注意事項(xiàng)

由于橋梁樁基施工的環(huán)境較為復(fù)雜，在檢測過程中，若工作人員未能按照規(guī)定要求開展檢測工作，則會(huì)大大降低檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生不同程度的誤差。因此，應(yīng)用超聲波對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)。

(1) 地下含水量。工作人員在澆筑水泥時(shí)，若發(fā)現(xiàn)樁身出現(xiàn)高度低于地下水位的漏洞，則會(huì)極易使地下水通過漏洞進(jìn)行滲透。在超聲波法檢測過程中，工作人員需對(duì)該情況進(jìn)行充分考慮，對(duì)地下水位進(jìn)行有效分析，從而能夠得出有效的檢測結(jié)果。

(2) 樁基齡期。在實(shí)際檢測過程中，工作人員還需對(duì)樁基齡期進(jìn)行充分了解，其對(duì)聲波信號(hào)容易產(chǎn)生相應(yīng)的影響。通常情況下，當(dāng)樁基齡期在14 d左右時(shí)，在檢測過程中，應(yīng)當(dāng)滿足7 d周期，可有效接收準(zhǔn)確的信號(hào)信息，增強(qiáng)信號(hào)接收以及波形的準(zhǔn)確性。

(3) 聲測管安裝。在實(shí)際安裝時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)采用平行安裝的方式，保證各項(xiàng)測量值的精確，防止產(chǎn)生較大偏差[5]。并且，在泥漿澆灌過程中，應(yīng)當(dāng)保持結(jié)構(gòu)厚度一致，提高探測結(jié)果的準(zhǔn)確度，取得良好的檢測成果。

4 結(jié)束語

總而言之，超聲波檢測方法在橋梁樁基檢測中有著關(guān)鍵作用，利用該方法能夠有效反映出樁基的實(shí)際情況。該方法整體操作較為簡單，檢測人員應(yīng)了解其原理以及基本操作方法，逐漸將其應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中，不斷加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場檢測所得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入探究，通過將檢測結(jié)果與各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，能夠得出準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，以進(jìn)一步保障橋梁樁基工程的施工質(zhì)量。