淺析超聲波無損檢測技術在樁基工程中的應用

鄭龍

摘要：本文在詳細分析超聲波無損檢測技術原理的基礎上，結合具體案例，探討了樁基工程超聲波無損檢測技術的應用方法，可供參考。

關鍵詞：超聲波無損檢測;橋梁樁基;技術原理

一、超聲波無損檢測技術原理

橋梁樁基工程多采用鉆孔灌注樁，屬于多相非均質材料，主要構成材料包括：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，若混凝土介質為彈性體，那么在混凝土內聲波的傳播，可滿足彈性波傳播規律。超聲波檢測是聲波由發射探頭發射后，通過水的耦合作用，向測管傳遞，隨后經樁身混凝土介質傳播，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。

當樁身存在斷裂、離析等缺陷時，將會對混凝土介質的連續性造成一定影響，導致聲波傳播途徑更為復雜，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混凝土聲學參數測量值的相對變化，如聲時、波幅、頻率等，對其缺陷位置、范圍等信息進行準確分析與判別，最終得出樁基混凝土質量類別的評定結果。

二、超聲波無損檢測方法

根據超聲波換能器通道在樁基樁體的不同設置方式，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）樁基的樁內單孔透射法

僅在一個孔道內進行檢測試驗，當樁基工程鉆孔取芯之后，為深入了解其周邊混凝土的質量，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放置換能器，隨后通過專用的一發雙收式的換能器，抑或采用隔聲材料在換能器之間隔離。

經發射換能器超聲波在水的耦合作用下，傳播至孔壁內混凝土表層，隨后經一定傳播路徑，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參數。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，在孔壁混凝土內鋼管往往會出現繞行現象，采用此方法測量結果準確性難以控制。

（二）樁基的樁外孔透射法

若樁基內部未設換能器通道，抑或上面部分結構已開始施工，在緊貼樁基外側部位的樁周圍土層內鉆孔，由此作為檢測通道。在檢測過程中，將一個較大發射功率的平面換能器擺放到樁頂面位置，此時，由樁外孔內按照“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參數測量出來，同時根據信號變化情況，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）樁內的跨孔透射法

作為樁身質量檢測最常用的一種超聲波透射法檢測形式，樁內跨孔透射法是指在樁上接（第336頁）觀：輪胎氣壓達到規定值。前橋、轉向器及轉向傳動機構無松動、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確，進行調整。檢查車架有無變形，若有變形，應校正。

8.電動動力轉向機構的車輛行駛一個月時間出現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，重新設定或重新更新微處理器ECU。一般運用汽車自診斷系統檢修排除電動轉向系統各個故障。

五、結論

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首先誠摯的感謝我的論文的指導老師，他在忙碌的教學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、朋友，感謝他們為我提出的有益的建議和意見。

參考文獻：

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

[2]陳志恒，胡寧編著.汽車電控技術[M].高等教育出版社，2016（6）.內安設2根以上聲測管，隨后裝滿清水，并在聲測管內分別放入發射和接收的換能器。通過發射換能器發射超聲波，并連續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，可根據波形實際情況，準確判斷樁身混凝土缺陷位置及其嚴重程度。

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，可得出本檢測樁符合Ⅰ類樁規定，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之一，通過超聲波法檢測，可獲取良好的效果。根據上述分析，可得以下結論：

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

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

3.結合工程實例，將聲速、波幅及PSD等作為檢測的判據，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用效果。

參考文獻：

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