超聲波無損檢測技術在樁基工程中的應用

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，該方法的正確運用可以在很大程度上保證施工質量，維持作業的穩定性，使得施工步驟簡單高效，有效提升樁基檢測的效率和水平。

【關鍵詞】超聲波無損檢測技術;樁基工程;應用

1超聲波法的檢測原理

1.1回波法

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

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，這些方法是按照發射和接收設備的轉換程度和不同的高度進行整合的，其中，平測法和斜測法在實際的工程中應用比較普遍，在進行測試的時候，測試的高度要保持不變，對于測試物體的每一個面都需要進行獨立的檢測，需要值得注意的是，不同的高程對于信號的接收強度也具有不同的影響，要保證精準的位置，否則就會影響到最終的判斷。有關操作人員應該在測試之前做好儀器的檢查和準備工作，最大限度彌補相應的缺陷。

2應用超聲波檢測橋梁樁基的技術方法分析

應用超聲技術對橋梁樁基進行檢測時，主要是橋梁樁基結構的完整性以及強度等指標性參數來分別進行檢測分析。檢測人員首先要準確判定其聲速值以及波幅臨界值，并參考波形的特點來對橋梁樁身是否存在缺陷進行判斷分析。此外，還可以根據工程的實際情況結合聲速離異系數以及PSD值等參數來提高判斷的準確性。在應用超聲檢測技術分析橋梁樁基質量時，比較常用的參數包括樁基聲速標準差、平均值、PSD值、變異系數以及平均波幅測量值等。根據超聲波檢測的技術規范，可以將超聲檢測結果分成四個等級。其中，當所有聲測剖面各測點的波幅值以及聲速均能夠達到臨界值以上，且其波形形態正常的，應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。如果在波形形態雖然基本正常，但某聲測剖面存在個別測點波幅值或者聲速與臨界值相比略小時，應將其視為Ⅱ類樁，即說明該樁身雖然有輕微缺陷存在，但是基本完好，對正常使用的影響比較小。當在檢測中發現某聲測剖面中有深度樁界面或者多個連續測點存在畸變波形形態，且PSD值存在增加的現象，其波幅值或者聲速低于臨界水平時，則說明該樁身有比較明顯的缺陷問題存在，會影響樁基結果的實際承載能力，該類樁身為Ⅲ類樁。而當某聲測剖面在深度樁截面或者多個連續測點均出現波幅值以及聲速與臨界值相比明顯偏低，且其波形形態畸變明顯，同時PSD值也發生了較大的變化時，則說明該樁身結構中有嚴重缺陷問題存在，并會極大地影響樁身的實際載荷能力。

應用超聲波技術檢測橋梁樁基時，主要是利用超聲波在遇到缺陷臨界面會發生繞射或者散射的特性，此時換能器所接收到的波幅會發生比較明顯的改變，因此，可以通過計算聲波波幅以及換能器信號的變化幅度來對缺陷程度以及性質來進行判斷分析。同時，當超聲波遇到缺陷部分時，其相位以及傳播路徑也會產生一定的改變，此時在接收信號中就會出現畸變波形，再通過與低應變技術的結合應用，就能夠對橋梁樁基的質量進行準確的無損檢測。此外，還可以綜合聲速波幅以及PSD值等參數來提高對橋梁樁基缺陷判斷的準確性。

3應用超聲波檢測橋梁樁基的技術要點

3.1嚴格按照設計標準制作聲測管

通過可以選擇鑄鐵管等材料來作為聲測管，在制作時應嚴格按照設計標準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，從而使聲測管內部能夠為換能器的自由伸縮提供充足的空間。在設置聲測管時，應將其牢固綁扎在鋼筋籠主筋上，而不得采取焊接連接方式。綁扎時應選擇鉛絲按照每3m左右一道的方式來沿樁長方向進行綁扎設置。同時應采取點焊方式將主筋與聲測管接頭連接牢固。

3.2合理設置聲測管

在埋設聲測管時應采取平行對稱的方式來布設聲測管，使探頭能夠在各聲測管內伸縮自由。同時應根據橋梁樁基直徑來確定埋設聲測管的根數，一般當樁基直徑在800mm以內時，應埋設不少于2根聲測管;當樁基直徑在800～1600mm之間時，應埋設不少于3根聲測管;當樁基直徑在1600mm以上時，應埋設不少于4根聲測管;而當樁基直徑大于2500mm時，宜適當增加預埋聲測管數量。在通過儀器設備進行超聲檢測時，應采取2根為一組的方式來進行測定。

3.3放置聲測管

超聲檢測應在完成成樁施工28d后進行。在檢測時應先將樁頭挖開破除，管口應高出混凝土頂面100mm以上，并將管口表面抹平。在對樁頭進行破除時，應避免對埋設在樁體內的聲測管造成損傷，并要防止有雜物落入聲測管內部，然后應將探頭放入樁底位置。

3.4校正換能器精度

通常在超聲檢測設備中主要包括換能器以及數據采集裝置等組成部分。在使用檢測儀器進行檢測前應對其性能參數進行檢測校對。檢測時可以通過律定試驗來確定其聲時以及波形的準確性和清晰度，并根據成樁設計標準來確定換能器精度。當條件均允許時應選擇較重的換能器設備，同時要保證換能器的高度以及收放動作一致同步。

結束語

超聲波透射法的主要特征在于運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結論。技術人員運用超聲波透射的手段可以做到正確識別波形改變、波幅變小、傳輸延時以及聲速降低等現象，據此歸納得出基樁施工的缺陷。由此可見，運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檢測中心）