層析成像技術在樁基檢測中的應用分析

王濤

【摘 要】本文首先闡述了層析成像技術及原理，分析了該技術的施工工藝，并結合實際施工情況，討論了層析成像在樁基測量中的實際應用，希望對相關研究領域提供幫助。

【關鍵詞】層析成像；樁基檢測；像素；超聲波

近些年來，我的建筑行業呈現出了跨越式的發展趨勢，在國民經濟發展中發揮了重要作用。由于樁基是工程建設中的重要組成部分，其施工質量的好壞對整個工程項目產生直接影響。但是由于基樁施工較為復雜，施工難度也較大，很容易出現質量問題。而層析成像作為一種現代化的檢測技術，具有多種優勢，因而為了提高其施工質量，需要對層析成像技術在樁基檢測中的應用分析。

一、層析成像技術及原理

（一）層析成像技術概念

人們好奇心促進了自然科學的發展，但是由于物體內部不可清晰呈現的內部結構問題是自然科學領域中的一個難題。在科學技術的助推下，電子顯微鏡與高倍望眼鏡的出現大大的拓寬了人們的視野，使人們能夠看見更為微小和遙遠的物體。但是人們卻只能對物體的表面進行觀察，而卻不能很好的了解與掌握其內部構造及相關問題。為了滿足人們工作需要和科研需求，需要一種能夠解決不可見物體的內部成像問題的技術，即層析成像技術，被簡稱為CT技術。概括而言，層析成像技術就是應用在不可見無物體內部結構成像的一種技術。

（二）層析成像技術原理

層析成像技術的原理是建立在投影技術基礎之上，首先需要選擇一個理想化的射線源，進而會發射出極細的X射線，并在其對面位置當放置一個檢測器（X射線與檢測器的位置如圖1所示）。測量出射線發出時的強度及當遇到物體衰減以后到達檢測器時的強度。之后，再把射線源和探測器在同一個觀測平面內移動相同的布數。在這個過程中，每移動一步就進行一次測量，這樣循環反復就會得到一組數據。

圖1 發射源與檢測器位置示意圖

二、層析成像工藝流程

（一）選擇射線

在醫學領域，經常會應用到X射線，而在工程項目的基樁檢測中，則會選取超聲波形式的射線。因而我們要了解超聲波的特點。正常情況下，超聲波具有以下幾個特性，在介質中進行傳播時，時常會遇到界面，進而會發生反射；超聲波的指向越好，其頻率越高；超聲波的傳播能量比較大，穿透力較強，可以適合多種材料；超聲波在液體和固體中的衰減比在空氣中衰減小；另外，超聲波就散射和阻抗等特性，因而可以獲得更多的信息。

（二）超聲波接受

我們知道，聲波是彈性介質中的一種機械波。人們所能聽到聲波的頻率范圍是20～2xl了Hz，這種波也被稱為可聞聲波。正常情況下，超聲波和聲波具有相同的傳播速度，由于其具有波長短、頻率高及穿透性強等特性，因而在測量中的應用頻率較高。

（三）混泥土參數測量

（1）聲速測量

現階段，在樁基檢測中，經常會需要用到振幅、波速、波形及頻率等聲學參數。在對這些參數進行測量時，可以采用聲速的測量方法。由于聲速值能用來推算混凝土的強度，并對其裂縫嗯哼內部缺陷進行探測，此外還能夠對混凝土的彈性參數進行計算，因而在采用該方法進行測量時，需要滿足不同的精度要求。我們知道，混凝土的強度和聲速之間具有特定的關系，而采用超聲測量方式對混凝土的強度進行測量時，首先就需要建立起聲速和混凝土強度之間的關系，之后用混凝土的聲速來推算混凝土的強度。

（2）聲時測讀

正常情況下，我們在工程中使用的超聲儀都是以50Hz（或1OOHz）的重復頻率產生高壓電脈沖去激勵發射換能器，發射換能器可以重復不斷的發射出特定的超聲脈沖波。當超聲波在混凝土中傳播以后，就會被接收換能器來接受，并將接收到的信號轉化成了電信號以后再送回到超聲儀中，經過放大處理以后，就能夠在屏幕上顯示出來。由于超聲儀在發射超聲波的時候，不斷采樣并顯示（或同步重復掃描），這樣就會使接收的波形穩定的顯示在相應的屏幕區域上，下圖為屏幕上顯示出的波形。

圖2 屏幕上顯示出的波形

（四）實施檢測

（1）安裝聲測管

聲測管主要是預留出來一種聲波換能器的通道，通常情況下都需在灌注樁中進行預先埋設。在正常的操作中，需要把聲測管

在鋼筋籠架立筋的內部進行固定，沿著鋼筋籠的一段沉入到樁孔中，之后需要對混凝土澆注。在安裝聲測管時，要格外注意，要保證其聯結牢固，密封質量要好，確保不漏水。

并要保證其平整度，每個管之間呈現平行狀態，管內部不能殘留雜物，保證期通暢度。

（2）數據采集

在現場的實際應用中，經常使用的超聲檢測方法，是需要對預先埋的棍凝土樁進行檢測，如果出現異常情況時，需要明確出現異常的部位，例如在樁身44.3一47.6m的范圍內，超聲儀顯示出超聲波在混凝土介質中的傳播速度比其他位置低，因而需要對該位置進行記錄。接下來再用CT掃描方法，對這個部位的樁身再次進行加密性的測量，同時你要對每次斜測過程中超聲波在兩個換能器間的時間進行記錄。

三、層析成像在樁基測量中的實際應用

為了對層析成像技術在混凝土基樁中的檢測可行性與實用性進行分析，進行了大量實驗，并對相關數據進行了收集與分析，下文將以具有代表性的樁基為例，對對層析成像技術進行分析。

（一）準備工作

為了對層析成像技術進行更好的分析，首先需要對施工和基樁的基本情況進行了解，詳細掌握基樁的類型、標高、地址條件、設計參數及施工工藝等情況，并對檢測中容易出現的問題進行推斷，并制定出解決方案。其次要把伸出樁頂的聲測管按照統一標高進行切割，測量出管口的標高，并以此為計算測量的基礎。再次需要將管內注水，并封口。最后用一段直徑與換能器略同的圓鋼作疏通吊錘檢查聲測管的通暢情況，同時用卷尺測量樁與管之間的距離。

（二）測量結果分析

通過超聲CT掃描，得到了相應的圖像，從中可以清楚地看到測區域內的混凝土的質量分布情況。在測量前大家所懷疑混凝土存在質量問題，實際上并不是如此，而是質量非常好。處了底部出現了15cm左右的沉渣外，其他部位都正常，樁中心的混凝土質量也能滿足檢測要求。

結束語：

層析成像作為一種現代化的檢測技術，具有多種優勢，我們要給予高度重視。我們要繼續加強對層析成像技術在樁基檢測中的應用研究，加強基樁檢測，保證其施工質量。

參考文獻：

[1]李世涌. 層析成像技術在樁基檢測中的應用[J].河海大學， 2012，02（01）：21-22.

[2]劉金礪，李大展，黃強.樁基工程檢測技術[M].中國建材工業出版社，2012，12（04）：14.

[3]林群.解第一類積分方程與代數方程組的一種投影迭代算法[J].計算數學，2013，4（2）：9.