超聲波法在樁基檢測中的應用

王　爭，胡先進，顏　靜

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽　554300)

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超聲波法在樁基檢測中的應用

王爭，胡先進，顏靜

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽554300)

摘要：介紹超聲波檢測法其原理的基礎，闡述了該檢測方法在樁基上的具體應用，并提出檢測數據的處理與分析方法，最后得到了超聲波檢測法在樁基檢測中具有較高可行性，且能顯著提高檢測精準度的結論。

關鍵詞：樁基檢測；超聲波檢測法；應用

超聲波檢測法是一種操作簡便、受外界因素影響小、檢測結果準確、反應速度靈敏、體型輕便、安全性高的新型檢測技術，在當前的樁基檢測工作中較為常用。隨著社會的持續發展，檢測技術正不斷向先進化、高效化方向邁進，超聲檢測方法的出現和應用，解決了傳統檢測技術無法進行深層檢測等難題，為工程實施提供了良好的技術基礎與安全保障。

1超聲波檢測法的基本原理

1.1樁基超聲波檢測法

在對樁基進行檢測的過程中，超聲波檢測法的實際應用可以按照其傳播規律與接收方式進行分類，比如回波法與透射法。在應用范圍層面上，回波法需要在介質相對均勻的條件下使用，如典型的金屬樁基等，應用范圍相對較為狹窄。但透射法則完全不同，它可在多種形式的不均勻介質中使用，混凝土樁基、鋼筋混凝土結構等可使用此方法進行檢測。因此，在我國的樁基檢測工作中，常用透射檢測法。

1.2超聲法檢測法基本原理

對于我國絕大多數的樁基結構而言，均由非均勻材料制成，組分較為復雜，個別還會存在一定疏松等情況，這樣的特性會使它的聲阻變小，為檢測帶來一定的困難。然而，由于聲波實質上是一種彈性波，若將組分復雜的樁基當作彈性體，則聲波在其中的傳播勢必會遵循某種規律，這就是可以在樁基中運用超聲波進行檢測的前提。

樁基透射檢測法應用方法為：首先，在被測樁基中預埋檢測管，將其作為超聲波的主要通道，同時還要在管中填充適量的水，作為檢測必要的耦合劑。然后，在準備工作均已完成后，將檢測儀器的探頭設置檢測管的兩頭，由發射探頭發出脈沖通過樁基后被接收探頭接收，對脈沖通過樁基的時間、波幅變化以及頻率、波形等進行記錄，為后續分析與處理工作提供數據。超聲波傳播時，其脈沖強度會受到樁基各個組分的影響而發生一定變化，如散射、吸收以及衰弱等，所以采集到的數據也會發生相對應的改變，該檢測法正是將此類數據作為依據，借助一系列分析手段，對樁基的整體質量、缺陷等進行準確的判斷，從而得出最終的判斷結果。

2樁基超聲波檢測法的具體應用

2.1預埋檢測管

預埋檢測管是應用超聲波對樁基進行檢測的首要環節，根據樁基規格確定需要進行埋設的檢測管數量，如果樁基規格較小，直徑在1.5 m以內，則檢測管的預埋數量通常在三根左右；如果樁基規格較大，直徑超過1.5 m，則應埋設不少于四個檢測管。另外，選擇檢測管類型時，應充分其材料是否會與樁基的某種成分發生反應，在條件允許的情況下，應盡量選擇金屬材質的檢測管。在對相鄰兩個檢測管實施連接時，應采取“螺紋法”，同時還要保證檢測管的內徑大于換能器不少于1.5 cm。檢測管捆綁選用鋼筋籠，并確保檢測管的底端是完全密封的，檢測管管口應高于樁基不少于30 cm，還需設置蓋板。

2.2超聲波檢測

首先，在充分考慮樁基規格的基礎上，選取最適宜的檢測換能器與其他設備，同時設置合理的參數。需特別注意，檢測設備參數一旦確定，禁止在檢測過程中隨意變動。另外，還要保障相同樁基的超聲波檢測電壓保持一致，不得發生變化。

其次，將接收與發射換能器設置在檢測管頂端或底端，無論設置在哪，都需保證在相同的高度上，并可在同步的條件下進行位移。檢測時，要準確記錄聲學的參數，同時對換能器的實際位置信息進行采集。在此階段中，應經常對換能器的具體位置與高度進行校核，同時保證相同換能器的兩個測點間接不超過250 mm。除此之外，在進行對測時，換能器需要具有相同的標高且要同步進行升降，隨時對其進行校核，保證累計高差不會超出20 mm。

再次，相鄰兩個測點的距離需控制在0.2～0.5 m之間，如果檢測時發出異響，應立即對測點進行有效的加密。檢測盡量按照從下至上的順序進行，對于那些異常的波段或波形應及時進行處理和記錄，同時借助平測等方法對測量實施加密。如果實際情況中的樁基規格較大，其中預埋了多個檢測管，則可以采取分組的方式進行檢測。

最后，樁基檢測工作完成以后，還需進行一定次數的抽檢。抽檢的數量不得少于總檢測數量的10%。另外，聲時與波幅的標準差應嚴格控制在5%～10%范圍以內。

3樁基超聲波檢測數據處理與分析

3.1聲速值判斷

在對聲速進行計算時，需要將脈沖經過樁基首先抵達制定位置的時間作為主要依據。如果混凝土樁基的質地和介質較為均勻，不存在質量問題與缺陷，則檢測管是可以平行設置的，而且所獲取的聲時值也基本相同。相反，如果樁基存在一定缺陷，缺陷中含有空氣等雜質，使得測出的聲速值會比介質均勻樁基的聲速值大很多，同時脈沖經過所需的時間也會相應的增加。簡單來說，聲速的改變是具有一定規律性的，所以它可以在某種程度上準確反映出樁基的整體質量，還可以據此判斷是否存在缺陷等問題。然而，在實際情況中，想要實現使用聲速對樁基質量進行判斷的目標，還需一個可對聲速狀態進行判斷的點，即為臨界點。

3.2完整性判斷

對于樁基的完整性而言，使用超聲波法進行檢測時應充分考慮臨界值、聲速值以及波幅的衰減等指標，將這些指標進行結合，以此進行綜合判斷。按照檢測管的布置數量與樁基形狀，樁基的完整性判斷依據如表1所示。

表1　樁基的完整性判斷依據

表1中的n代表由超聲檢測法測出的樁基缺陷點數。

3.3樁基質量判斷

借助超聲波檢測法，可以對樁基的外觀、尺寸、位置、種類、工藝方法、現場條件、受力情況、強度以及形變等進行檢測與判斷，其中最為關鍵的內容為強度檢測與判斷，樁基強度與質量存在十分密切的聯系。在實際情況中，如果樁基存在質量問題，則有可能出現不同程度的事故。雖然事故的發生并不完全取決于樁基質量，與施工過程中的勘察、設計與工藝等都存在一定聯系，但無論哪一種問題，都可以通過樁基檢測進行預防和消除。比如，樁基施工過程中未對樁基受力條件進行全面的了解，使得樁基建成后出破碎的現象，此時即可采用超聲波檢測法對樁基的實際承載能力進行檢測，對檢測結果進行記錄、處理與分析后，與樁基施工設計方案進行比對，找出材料或工藝中存在的問題，并立即對其進行針對性處理，這樣一來，就可以盡早的發現問題，防止樁基在后續使用中出現較為嚴重的破壞，危及工程建設安全。

4結束語

樁基檢測尤其是混凝土等非均勻介質的樁基檢測過程中，超聲波檢測法以其相對較強的操作性、較高的準確度等優勢，在實際情況中得到了十分廣泛的使用。如今，隨著檢測技術的迅速發展，超聲波檢測技術已經較為成熟，操作起來也更加的得心應手，可以為現階段樁基質量檢測與控制領域提供先進的技術支持。

參考文獻：

[1]劉強. 超聲波法在樁基檢測中的應用研究[J]. 現代物業(上旬刊),2015,(7):12-14.

[2]陳王劍. 超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用研究[J]. 黑龍江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]王光平. 關于超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用[J]. 江西建材,2014,(13):147.

The application of ultrasonic wave method in pile foundation

WANG Zheng, HU Xian-jin, YAN Jing

(Guizhou Province Transportation Construction Engineering Testing Center Co., Ltd.，Guiyang,Guizhou 554300,China)

Abstract:This paper introduces the basis of the principle of the ultrasonic wave, and expounds the specific application of the detection method on the pile foundation, and puts forward several processing and analysis methods for detecting data, and finally obtained the detection method of ultrasonic wave has high feasibility in the pile foundation inspection, and can significantly improve the detection accuracy.

Keywords:pile foundation inspection; detection method of ultrasonic wave; application

收稿日期：2015-12-30

作者簡介：王爭(1988-)，男，貴州思南人，助理工程師，從事公路試驗檢測工作。

中圖分類號：U445.7

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0104-02