超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究

1、超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究    【摘要】隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展，橋梁樁基的檢測(cè)也受到了廣泛的重視，其中的超聲波檢測(cè)法是目前常用的檢測(cè)方法，我們應(yīng)該要掌握超聲波對(duì)橋梁樁基檢測(cè)的基本原理，正確運(yùn)用超聲波檢測(cè)的方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，并要注意一些問(wèn)題，讓超聲波法的應(yīng)用更加準(zhǔn)確。 【關(guān)鍵詞】超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中的原理；檢測(cè)方法；數(shù)據(jù)處理分析；注意事項(xiàng) Abstract: With the development of bridge construction,bridge pile detection has been widely app

2、reciated, one of the ultrasonic testing method is commonly used detection methods, we should grasp the basic principles of bridge pile testing, correct use of ultrasonic detection methods, based on data analysis and processing, and pay attention to some problems, so that the application of ultrasoni

3、c method is more accurate. Key words: ultrasonic bridge pile testing principles;detection methods; data processing and analysis; note 中圖分類(lèi)號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1. 前言 隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的公路橋梁建設(shè)也得到了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在越來(lái)越多的橋梁采用樁基這種形式，樁基是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，樁基一般具有良好的抗震性能和承載能力而廣泛的在橋梁中得到應(yīng)用。樁基可以將上部結(jié)構(gòu)中的荷載穿過(guò)軟弱地層傳遞到堅(jiān)硬的土層或者巖層，大大增加了橋

4、梁的穩(wěn)固性，減少了地基的沉降。樁基的質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的穩(wěn)固性和實(shí)用性，甚至還關(guān)系到美觀性等。所以，我們要做好樁基的檢測(cè)，嚴(yán)格的對(duì)樁基的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，其中的超聲波法就是一個(gè)廣泛應(yīng)用的無(wú)損測(cè)驗(yàn)技術(shù)。我們要深刻的了解超聲波技術(shù)的應(yīng)用原理，了解其檢測(cè)的方法，還要做好檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理。 2. 超聲波技術(shù)的基本原理 2.1超聲波技術(shù)的基本原理 超聲波法根據(jù)超聲波的傳播途徑和接受方式主要分為兩種，一種是透射法，第二是回波法，回波法在金屬的探測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，但是混凝土多是非均勻的，回波法容易受到障礙和影響，在目前的橋梁樁基的檢測(cè)中，大部分用的是透射法。 超聲波透射法檢測(cè)橋梁樁基的基本原理是在橋梁

5、樁內(nèi)預(yù)埋若干的檢測(cè)管作為檢測(cè)的通道，將發(fā)射與接受探頭放在聲測(cè)管中間，并在管內(nèi)用清水充滿(mǎn)作為耦合劑。然后將儀器中的脈沖信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的電脈沖加在發(fā)射換能器的壓電體上面，然后轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡}沖，這樣的超聲波脈沖可以穿過(guò)需要檢測(cè)的樁基上，再由接收器所接受，最后變?yōu)殡娦盘?hào)。檢測(cè)人員根據(jù)儀器中的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出超聲脈沖穿過(guò)混凝土所需的時(shí)間、接受波幅值、脈沖主頻率、波形及頻譜等參數(shù)?！?】檢測(cè)人員根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按照接受信號(hào)的各種參數(shù)來(lái)進(jìn)行綜合的判斷和分析，這樣可以對(duì)樁基混凝土內(nèi)部的各種不足的性質(zhì)、位置和大小做出判斷，這樣給出樁基混凝土的強(qiáng)度和均勻度等級(jí)評(píng)價(jià)的指標(biāo)。 2.2超聲波聲參量與樁身混凝土質(zhì)量的關(guān)系 超

6、聲波是一種脈沖波，在混凝土中主要以縱波形式傳播?！?】我們還要認(rèn)識(shí)到當(dāng)超聲波在混凝土中進(jìn)行傳播時(shí)，波的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生散射、吸收以及擴(kuò)散的衰減。會(huì)將波的強(qiáng)度減弱。同時(shí)樁身混凝土的強(qiáng)度以及聲波的參量都是密切相關(guān)的，可以利用超聲波在混凝土中傳播時(shí)參數(shù)的變化來(lái)分析和判斷樁身混凝土的質(zhì)量。 3. 超聲波技術(shù)的檢測(cè)方法 超聲波投射的檢測(cè)方法按照發(fā)射和接收換能器相對(duì)高程的不同可以分為三種，扇形掃測(cè)法、斜測(cè)法以及平測(cè)法等，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是斜測(cè)法以及平測(cè)法。 平測(cè)法，是指在同一高度運(yùn)用發(fā)射和接收換能器進(jìn)行測(cè)試。平測(cè)法可以檢測(cè)出樁基垂直方向的缺陷，并能找出缺陷的位置、大小以及性質(zhì)，平測(cè)法也有一定的缺陷就是，不能夠檢測(cè)

7、出水平方向的缺陷位置、大小以及性質(zhì)。斜測(cè)法是作為評(píng)測(cè)法補(bǔ)充的，能夠彌補(bǔ)評(píng)測(cè)不能在水平位置進(jìn)行缺陷位置、大小以及性質(zhì)的檢測(cè)，斜測(cè)法在應(yīng)用過(guò)程中保持發(fā)射和接受換能器的相對(duì)高度不變，需要對(duì)同一個(gè)截面進(jìn)行兩次獨(dú)立的測(cè)試，而且換能器之間的高度差越大，對(duì)于在水平方向的缺陷位置檢測(cè)也就越準(zhǔn)確，其中不可忽視的是，隨著換能器高度差的增大，接受換能器接受到的信號(hào)會(huì)變?nèi)?，這樣也會(huì)影響到檢測(cè)的準(zhǔn)確度，所以說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用中，一定要把握好發(fā)射換能器和接受換能器之間的高度差，以便更好的做出判斷。 4. 檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理 4.1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 超聲波在運(yùn)用透射法進(jìn)行樁身的檢測(cè)時(shí)，需要運(yùn)用到聲測(cè)管，聲測(cè)管埋藏的數(shù)量直接決定了需要

8、檢測(cè)截面的個(gè)數(shù)，還決定了檢測(cè)的精確度。聲測(cè)管的埋藏?cái)?shù)量越多，超聲波對(duì)于樁身混凝土的檢測(cè)范圍就會(huì)越大，這樣檢測(cè)截面的范圍就會(huì)很大，聲波對(duì)樁身混凝土的有效檢測(cè)范圍就會(huì)變大、更加的細(xì)致，同時(shí)也需要消耗更多的物力和人力，并且增加了成本；但是如果減少聲測(cè)管就會(huì)大大降低超聲波對(duì)樁身的檢測(cè)范圍，更加降低了檢測(cè)的準(zhǔn)確度以及可靠性。因此，一定要把握好聲測(cè)管的數(shù)量，聲測(cè)管的數(shù)量和布置都是由樁身的直徑?jīng)Q定的。 4.2數(shù)據(jù)的處理 樁身的缺陷主要根據(jù)波幅臨界值、聲速臨界值以及PSD判據(jù)三個(gè)方面的綜合來(lái)進(jìn)行判定。根據(jù)斜率法可以來(lái)判斷混凝土的缺陷。同時(shí)還要結(jié)合波幅和聲速進(jìn)行判斷，并要根據(jù)聲速的深度曲線以及波幅深度的曲線和相

9、關(guān)的臨界線進(jìn)行判斷，如果聲波或者波幅都低于臨界線的測(cè)點(diǎn)都是異常的。并且當(dāng)測(cè)點(diǎn)的參數(shù)異常的時(shí)候，就會(huì)成為缺陷的可能，我們可以根據(jù)可以測(cè)點(diǎn)的分布、數(shù)值的大小，來(lái)進(jìn)行樁基缺陷范圍的判斷和分析。 5. 超聲波法在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用的注意事項(xiàng) 在實(shí)際的應(yīng)用中，由于橋梁建設(shè)各種各樣的特殊性和復(fù)雜性，超聲波透射法在實(shí)際的應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)與理論不一樣的方面，會(huì)有一些影響因素需要我們注意。 5.1地質(zhì)含水量 如果樁身在澆筑過(guò)程中產(chǎn)生了空洞且空洞位置在地下水位之下時(shí)，地下水便會(huì)進(jìn)行孔洞?！?】因?yàn)?，在運(yùn)用超聲波進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，超聲波穿射中會(huì)穿射地下水，這樣會(huì)大大影響到樁基缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確率 5.2聲測(cè)管的布局 在運(yùn)用超

10、聲波進(jìn)行樁基檢測(cè)時(shí)，聲測(cè)管的布局主要包括三種方式：對(duì)于樁身的直徑小于一米時(shí)，聲測(cè)管的布局可以在樁身內(nèi)采用橢圓形即兩端安裝的布局，這樣可以檢測(cè)出樁基的缺陷；對(duì)于樁身的直徑等于或者大于一米時(shí)，在樁基內(nèi)，聲測(cè)管的分布可以采用三角形分布，有三個(gè)端點(diǎn)，這樣檢測(cè)的準(zhǔn)確率會(huì)大大提高；當(dāng)一些樁基的直徑過(guò)大時(shí)，樁身內(nèi)聲測(cè)管的分布要采用四邊形的分布，要有四個(gè)端點(diǎn)，這樣覆蓋率更大，更有利于信號(hào)的接收，提高檢測(cè)率。因此，對(duì)待不同的樁基類(lèi)型要有不同的聲測(cè)管布局，這樣才能做到節(jié)省投入和提高準(zhǔn)確率的統(tǒng)一。 5.3聲測(cè)管的安裝 聲測(cè)管的安裝首先要確保各式聲測(cè)管的平行安裝，以防止在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)一些不必要的問(wèn)題，這些問(wèn)題很多都

11、是由于聲測(cè)管的不平行安裝導(dǎo)致的，出現(xiàn)的問(wèn)題一般包括檢測(cè)的聲時(shí)值、均方差、離散系數(shù)、平均聲速等統(tǒng)計(jì)值產(chǎn)生偏離?！?】另外，在聲測(cè)管安裝過(guò)程中，還可能會(huì)因?yàn)槭┕ぶ械哪酀{比重大，有些聲測(cè)管被厚重的泥漿包裹，這都會(huì)導(dǎo)致超聲波的信號(hào)偏低，出現(xiàn)誤判。因此，一定要注意聲測(cè)管的安裝，以免導(dǎo)致失誤的出現(xiàn)。 5.4樁基的期齡 對(duì)超聲波檢測(cè)時(shí)的信號(hào)以及波形影響較大的還有樁基的期齡，按照理論上的要求，樁基的期齡必須達(dá)到十四天再進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)做到時(shí)間緊迫，不能達(dá)到十四天，最低也要有一周的時(shí)間，如果不按照這個(gè)規(guī)范操作的話，時(shí)間過(guò)短，這會(huì)影響到超聲波檢測(cè)時(shí)的信號(hào)以及波形，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)過(guò)弱，波形衰減，影響檢測(cè)結(jié)果。 6. 結(jié)語(yǔ) 超聲波的檢測(cè)方法可以較好的反應(yīng)樁身的缺陷，準(zhǔn)確率較高，而且操作較為簡(jiǎn)單，這都讓超聲波檢測(cè)法廣泛的在橋梁樁基的檢測(cè)中得到應(yīng)用。我們?cè)谶M(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)一定要掌握其工作原理，正確運(yùn)用超聲波檢測(cè)技術(shù)的方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。但是不可忽視的是在超聲波檢測(cè)方法的運(yùn)用時(shí)還要考慮一些注意事項(xiàng)，提高超聲波檢測(cè)的準(zhǔn)確率。 【參考文獻(xiàn)】 1賴(lài)慶球.超