超声波无损检测技术在桩基工程中的运用探讨

超声波无损检测技术在桩基工程中的运用探讨

林钟荣

海南方能测试技术有限公司，海南海口 571100

摘要:本文主要基于超声无损检测技术的优点，对其工作原理和在桩基承载能力和完整性的测试中的具体应用进行说明，并给出具体的使用方法。结果表明：超声检测技术操作简便，能较好地反映出桥梁的实际状况，提高检测效率，在今后的桩基检测中具有较大的应用价值。

关键词:超声波；无损检测技术；桩基工程；承载力

引言

近年来，超声波无损检测技术得到快速发展，并在国际上得到广泛的应用。桩基是一项隐匿的工作。桩基的质量直接影响着建筑的安全性和可靠性，同时也影响着民众的人身安全和财产安全。所以，在进行桩基基础施工时，将需要进行测试与质量检验。期间需要准确地判断出桩的缺陷，而后进行设计、施工、测试和检测，以期使其能够更好地满足桩基工程质量控制指标。

1 超声波无损检测技术原理和优点

1.1 超声波检测原理

超声波它是一种非破坏性检测。超声波光束可以在一定的方向上聚集，在媒介中形成一条直线，具有较好的方向性。超声波会在介质中产生散射和衰减，在不同的介质之间会发生折射、反射和波形转换。利用这些特征可以获得由缺陷表面反射的反射波，从而达到检测缺陷的目的。但是，超声波的能量比声波要大。在固态物体里面，超声波的传播损耗并不大，但是在区域工程较深的领域，超声波将会发生折射和反射，尤其是在气体和固体之间。一旦在金属中产生裂纹、气孔、分层等缺陷，超声波就会被部分或完全地反射。探测器接收到反射的超声波，然后再对里面的电路进行处理，由此便可以在屏幕上显示出不同高度和间隔的波形。相关人员根据波形的变化，将能够直观地判断缺陷的位置、深度和形状。

1.2 超声波无损检测技术的优点

超声波无损检测技术具有灵敏度高，速度快，成本低以及无损伤等特点，其能够实现对缺陷的定位和定量。第一，在进行桩基质量检验时，采用超声波无损检测技术，将不会对桩基的工作性能和力学性能造成损害。第二，测试设备的技术水平较高，其可以在不破坏桩基的情况下对建筑进行全方位的探测。超声波无损检测技术相对来说比较简单，测试时间短，对工艺的实施没有任何的影响。第三，超声波无损检测技术也能在建筑深层混凝土中起到探测作用。对内部的缺陷进行全面的检查。总的来说，超声波无损检测技术在以下几方面的应用：第一，在需要标准化设计的情况下，对其中存在的缺陷问题进行及时地修补；第二，桩基的承载力较大，需要加强对其进行深入监测。

超声波作为一种重要的机械波，其机械振动与波动通常依赖于超声波试验的物理基础。其也是一种具有弹性的测量方法，在固态介质的传输中起着举足轻重的作用。超声波技术优点在于仪器轻便、抗干扰能力强、观测精度高、结果直观可靠。在经过一段时间的发展之后，它已经成为一种比较成熟的桩基测试技术。其主要采用射波透射法进行探测，而后将桩身预先埋设，最后将纵向声波逐步传递到管道两侧，以此使其能够更好地满足检测的效果。

2 桩体质量判别方法

桩基采用多种材料组成的多相多孔材料，其成桩质量受多种因素的影响。因此，在进行桩身超声波无损检测后，应从多个层次对测试数据进行全面的分析。

2.1 声速判断法

超声的传播速率不仅与桩本身的弹性模量等特性有关，还与桩内的混凝土结构等因素有关。波速是衡量桩质量的一个重要指标，如果在某一段距离内，波浪速度的变化幅度太大，而且波速比概率法计算的速度要低，那么就可以大致判断出桩内的混凝土强度和浇筑混凝土的强度不够。

2.2 PSD判别法

由于钻孔桩中混凝土的均匀度一般较差，而测管也难以实现完全平行，往往会使超声时值产生偏差。因此为了有效消除无缺陷问题对分析的影响，将需要采用声时—深度曲线进行计算，同时需要采用PSD方法进行检测。PSD方法基本不受桩身非缺陷因素的影响，同时还能准确地反映出类似蜂窝等引起的界面改变引起的缺陷。

2.3 波幅判断法

一般认为，桩体测点混凝土的受声能量小于其平均能量的50%作为判断标准。在所有已检测的桩身上，如果桩身上的混凝土是完好的，那么各检测点得到的波形都是规整的，声波时曲线基本上呈现出一条直线，没有明显的折点，而且波幅没有明显的衰减。当桩体内一定深度处存在着蜂窝、泥沙等质量问题时，其振幅存在衰减状态。在局部夹层、断桩等条件下，超声探测得到的声时值有较大幅度的增加，且波形不够规律性。

3 超声波无损检测技术在桩基工程中的应用

3.1 超声波无损检测技术对桩基承载力的检测

目前，超声无损检测技术在桩基上的承载力主要采用静荷载检测法和高应变动测法。静荷载检测法是指在检测桩基的纵向承载力时，在桩的顶部增加静载荷。通过对PS曲线参数特征的检验，确定桩的承载能力，从而对桩的施工质量进行更准确的探讨。但是，由于静荷载检测耗时长，造价高，测试要求的桩基设计安全系数要求高，难以获得准确的测试结果。高应变动测是一种检测桩机机体完整性和单桩纵向承载力的一种方法。在测量的时候，如果锤子的质量超过桩身的重量，那么桩基的顶部就会被自由下落，然后根据桩基顶部的超声波信号来判断出相应的动力系数，以此将能够更加精准地用数据计算和分析桩基的承载力。

3.2 超声波无损检测技术对桩基完善性的检测

在桩基完善性检测中，低应变动检测技术是目前最常用的方法之一，它是通过向桩基顶端注入较低的振动能量，从而引起桩基与周围土壤的共振，通过合适的仪器和设备来检测桩基地基的振动速度，并利用超声波振动原理和阻隔理论分析和计算超声波信号的参数，从而分析桩基整体的施工质量和桩基的完善性，进而使其能够更好地评价桩基施工的承载力。桩基完善性的检测也应采用超声波透射法。超声波透射定律是利用超声波在混凝土中的传导性原理来检测传播的声波参数，比如检测桩基中声波的速度、声音、幅度、频率，从而判断桩基内部的声波传导情况，进而使其能够正确地分析桩基混凝土的完善性、持续性甚至断裂问题。利用超声波透射法可以准确判断桩基缺陷、桩身大小等因素，从而保证桩基质量。

4 超声波法在桩基检测内的步骤

4.1 声测管预埋

在采用超声方法进行桩基检测时，应在桩基上设置声测管，在直径1.5米以下的情况下采用3根声测管。如果桩基的直径大于1.5米，应至少预埋4条管道。除此之外，在选用材料时应该选用比传感器外直径1.5厘米以上的声波检测管的内径。在进行声测管的绑扎时，应选用与钢筋笼同样的绑扎方法，同时保证声测管的下端处于封闭状态。

4.2 超声波监测应用步骤

在选用桩基换能器时，需要根据桩身直径确定合适的参数，若设置参数，就不能随意更改。而且，还应该保证在对相同的桩基进行检测时，电压不会发生变化。在安装传感器时，应置于声测孔的上端或下端，确保同步同距的传输，根据不同的点进行测定和记录。在测量过程中，传感器的位置还需要基于实际需求作出调整，并使其能够控制在250毫米以内。除此之外，在进行交换的时候，发送和接收需要是同步的，如果出现不同步的情况，那么就需要及时纠正。测点间的间距应该在0.2~0.5米之间，如果出现异常情况，就应该进行加密。在测试结束后，对桩基进行复测，对桩基进行检查，保证在比较稳定的范围内。

5 结束语

综上所述，将超声波无损检测技术运用于桩基工程中将能够更好地检测其承载力以及发现其中的缺陷问题，期间基于无损检测的方式将能够更好地降低桩基出现缺陷的概率。同时超声检测主要采用波速对比、PSD和振幅判别等方法来进行分析，发现存在缺陷的地方，由此实现及时地优化调整，进而为确保工程建设质量奠定良好基础。

参考文献：

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