超声波透射法在桩基检测中的应用

超声波透射法在桩基检测中的应用

王永贵

身份证号码：44088219911005129X

摘要：近几十年来，随着混凝土、新型打桩机和成孔机器的采用，桩的形式越来越丰富，其强度显著提升，适用范围越来越广泛。针对桩基检测技术研究与应用问题，越来越多的学者对此进行了研究，并取得了一系列的成果。桩基结构在大型建筑工程中的应用越来越多，其结构质量在工程整体中起到决定性作用，考虑到桩基大多深埋在地下，因此，桩基的检测工作一直是施工方的关注重点。为满足工程质量的无损检测需求，本文引进透射波法，采用对获取的声波进行 CT 成像的方式，设计一种针对桩基的检测方法，期望达到提高检测结果成像精度的作用。

关键词： 超声波透射法；桩基检测；应用

引言

桩基作为整个建筑工程中的重要施工内容，关系到后续建筑结构施工的质量和进度。利用超声波透射检测技术对建筑桩基的质量进行检测，能够在结合不同建筑施工现场实际情况的同时，实现对建筑桩基中各种安全隐患和质量问题的检测，从而确保建筑工程的实际施工质量。

1 应用超声波透射检测技术的优势和局限性

超声波透射方法能够利用声波的有效传输来满足人们对信息的传递和反馈需要。将超声波透射方法应用到建筑桩基检测工作中，能够在了解建筑桩基材料本身性能以及坚韧程度等方面内容的前提下，借助声波本身具有的高频率和高速度等特点，对材料的性能和效果进行真实的反映。在应用这种技术对建筑桩基进行检测的过程中，不仅能对建筑本身的结构情况进行详细的了解，还能更加准确地发现桩基存在问题的具体部位。因而从这一方面来说，应用超声波透射检测技术能够有效对桩身的完整性、整体质量和结构强度等方面的性能进行详细的检测，也能够保证检测结果的科学性和精准性。

2 超声波透射法在桩基检测中的应用

2.1检测设备

在应用超声波透射检测技术对建筑桩基进行检测时，应用的装置主要包括检测装置、超声波检测仪、换能器以及声测管 4 种。检测装置是实现桩基检测的重要前提和基础工具。当前应用于超声波透射检测技术的设备主要包括人工操作式、半自动式以及全自动式装置，这 3 种装置在实际应用中都需要依靠超声波检测仪、换能器以及探头和管线来进行检测。其中，全自动式检测装置与其他两种装置最大的区别就是能够通过探头自动升降装置、控制装置以及数据测量处理系统来实现对整个检测过程的自动化和智能化控制。超声波检测仪是实现桩基检测的主要装置，超声波检测仪在实际的应用过程中主要利用电脉冲信号，通过换能器向待测桩体发射超声波，超声波在经过桩身混凝土的反射和折射之后，由换能器将这些声波接收并将其转换成电信号，最终显示在超声波检测仪上。换能器主要是利用正、反压电效应来实现对声能到电能和电能到声能的相互转换，从而满足超声波透射检测需求的设备。声测管是超声波透射检测技术能够被应用到灌注桩桩基检测的重要设备。该设备在检测过程中主要承担满足换能器升降需求的作用。一般来说，用于超声波透射检测的声测管材料以钢管为主，能够有效避免声测管在实际应用中出现断裂和弯曲的情况。

2.2 球面波和平面波

对于体积较大的传递介质来说，波动激振往往是从一个点进行振动，随之在介质中四周进行传递。通常弹性波在介质中传递时，介质中的任何一个区域内都存在着振动并且这个区域由两个或多个面进行围挡。当物体的某个面在弹性波未到达时已经产生波动影响则成为该波的波前面；当这个面在弹性波传递到时面后的质点产生波动影响，这个面就被称为弹性波传递的后面，简称波后面。并且球面波体现为，随着时间变长球面波的波前面逐渐扩大，且波的振幅在不断减小。弹性波传递过程中的这一现象被称为波的球面扩散。对于平面波而言，理想状态下其波形及振幅与球面波变化形式不同，呈现为不再随波的传播距离而变化。但是平面波只是一个抽象的数学概念，在严格的物理概念层面上来说理想的平面波是不存在的。

2.3 桩基检测点布置

目前，基于声波 CT 的检测方法主要分为两种：分别为两侧布置法与四侧布置法。其中两侧布置法是指将信号发射点布置在桩基的一侧，并从此侧发送散点信号，将信号接收点布置在桩基的一侧，从此侧接收信号。其中，四侧布置法是指将信号从桩基的一侧发送，从另外三侧进行信号的获取。在布置检测点时，考虑到桩基结构大多预埋在土层，整体隐蔽性较强，采用四侧布置法进行检测点的布置难度较高。

2.4桥梁桩基高应变动测技术

桥梁桩基高应变动测技术主要应用振动测试手段，数学和力学理论，以及信号处理等技术，测桩过程及结果比较可靠。正确采集信号是保证桥梁桩基高应变动测数据质量及检测结果可靠的前提，其信号采集主要受到桩头处理、锤击位置、锤击能、传感器安装、仪器性能及外界干扰等因素的影响。此外，为保证检测结果真实、准确，必须准确把握该测试技术的适用范围。工程实践表明，高应变动测技术适用于桩身材质及截面基本均匀的非端承小直径桩，对于大直径扩孔桩及荷载—位移关系曲线呈明显缓变特征的大直径灌注桩等均不适用；在确定单桩承载力时，必须保证桩土体系实际情况符合阻尼系数法近似假定条件，在此基础上才能根据桩尖持力层土体属性选用经验系数并计算土体静阻力。该工程所在地的实际情况使得较短的摩擦端承桩无法通过高应变动测法进行接近桩底的混凝土桩桩身完整性判断，也无法进行静力荷载下桩端承载力的推断。对于此类特殊情况，必须配合使用其他检测方法。

2.5层析成像分析

超声波透射层析成像技术是 20 世纪 70 年代由 Green-leaf 等人提出的。运用 X-CT 理论中的 Ｒadon 变换，得到桩身混凝土掺量噪声( 声速、衰减系数) 与接收信号之间的线性关系。在桩身中沿多个不同方向发射超声波脉冲和接收信号，利用 X-CT 理论中的图像重建方法，如 FBP 和代数重建等算法反演桩身声学掺量噪声的分布图像。层析成像分析在我国应用很少，仅沿用声时( 或声速) 和声幅随深度变化的 XY 曲线。在少量声测管和组合剖面情况下，只能粗略地评判缺陷及其所在位置和分布范围，无法定量地给出缺陷的分布形态和损伤程度。过滤法鼓励采用层析成像分析技术，在平测剖面基础上，增加不同方向的斜测剖面。基于这些实测剖面反演声速二维和三维图像。层析成像分析可以定量地判定缺陷及其所在位置、形状和程度。

结语

综上所述，超声波透射检测技术在建筑桩基检测中发挥着重要的作用。从现阶段我国建筑市场的发展状况来看，桩基技术已经被应用到大部分的建筑工程当中，为了满足建筑工程对高质量和先进技术的应用需求，在对建筑工程进行施工时，需要提高对桩基检测工序的重视程度，并及时对存在质量问题的桩基进行加固处理，以此确保建筑工程的桩基施工质量。

参考文献

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