层析成像技术在桩基检测中的应用分析

王涛

【摘 要】本文首先阐述了层析成像技术及原理，分析了该技术的施工工艺，并结合实际施工情况，讨论了层析成像在桩基测量中的实际应用，希望对相关研究领域提供帮助。

【关键词】层析成像；桩基检测；像素；超声波

近些年来，我的建筑行业呈现出了跨越式的发展趋势，在国民经济发展中发挥了重要作用。由于桩基是工程建设中的重要组成部分，其施工质量的好坏对整个工程项目产生直接影响。但是由于基桩施工较为复杂，施工难度也较大，很容易出现质量问题。而层析成像作为一种现代化的检测技术，具有多种优势，因而为了提高其施工质量，需要对层析成像技术在桩基检测中的应用分析。

一、层析成像技术及原理

（一）層析成像技术概念

人们好奇心促进了自然科学的发展，但是由于物体内部不可清晰呈现的内部结构问题是自然科学领域中的一个难题。在科学技术的助推下，电子显微镜与高倍望眼镜的出现大大的拓宽了人们的视野，使人们能够看见更为微小和遥远的物体。但是人们却只能对物体的表面进行观察，而却不能很好的了解与掌握其内部构造及相关问题。为了满足人们工作需要和科研需求，需要一种能够解决不可见物体的内部成像问题的技术，即层析成像技术，被简称为CT技术。概括而言，层析成像技术就是应用在不可见无物体内部结构成像的一种技术。

（二）层析成像技术原理

层析成像技术的原理是建立在投影技术基础之上，首先需要选择一个理想化的射线源，进而会发射出极细的X射线，并在其对面位置当放置一个检测器（X射线与检测器的位置如图1所示）。测量出射线发出时的强度及当遇到物体衰减以后到达检测器时的强度。之后，再把射线源和探测器在同一个观测平面内移动相同的布数。在这个过程中，每移动一步就进行一次测量，这样循环反复就会得到一组数据。

图1 发射源与检测器位置示意图

二、层析成像工艺流程

（一）选择射线

在医学领域，经常会应用到X射线，而在工程项目的基桩检测中，则会选取超声波形式的射线。因而我们要了解超声波的特点。正常情况下，超声波具有以下几个特性，在介质中进行传播时，时常会遇到界面，进而会发生反射；超声波的指向越好，其频率越高；超声波的传播能量比较大，穿透力较强，可以适合多种材料；超声波在液体和固体中的衰减比在空气中衰减小；另外，超声波就散射和阻抗等特性，因而可以获得更多的信息。

（二）超声波接受

我们知道，声波是弹性介质中的一种机械波。人们所能听到声波的频率范围是20～2xl了Hz，这种波也被称为可闻声波。正常情况下，超声波和声波具有相同的传播速度，由于其具有波长短、频率高及穿透性强等特性，因而在测量中的应用频率较高。

（三）混泥土参数测量

（1）声速测量

现阶段，在桩基检测中，经常会需要用到振幅、波速、波形及频率等声学参数。在对这些参数进行测量时，可以采用声速的测量方法。由于声速值能用来推算混凝土的强度，并对其裂缝嗯哼内部缺陷进行探测，此外还能够对混凝土的弹性参数进行计算，因而在采用该方法进行测量时，需要满足不同的精度要求。我们知道，混凝土的强度和声速之间具有特定的关系，而采用超声测量方式对混凝土的强度进行测量时，首先就需要建立起声速和混凝土强度之间的关系，之后用混凝土的声速来推算混凝土的强度。

（2）声时测读

正常情况下，我们在工程中使用的超声仪都是以50Hz（或1OOHz）的重复频率产生高压电脉冲去激励发射换能器，发射换能器可以重复不断的发射出特定的超声脉冲波。当超声波在混凝土中传播以后，就会被接收换能器来接受，并将接收到的信号转化成了电信号以后再送回到超声仪中，经过放大处理以后，就能够在屏幕上显示出来。由于超声仪在发射超声波的时候，不断采样并显示（或同步重复扫描），这样就会使接收的波形稳定的显示在相应的屏幕区域上，下图为屏幕上显示出的波形。

图2 屏幕上显示出的波形

（四）实施检测

（1）安装声测管

声测管主要是预留出来一种声波换能器的通道，通常情况下都需在灌注桩中进行预先埋设。在正常的操作中，需要把声测管

在钢筋笼架立筋的内部进行固定，沿着钢筋笼的一段沉入到桩孔中，之后需要对混凝土浇注。在安装声测管时，要格外注意，要保证其联结牢固，密封质量要好，确保不漏水。

并要保证其平整度，每个管之间呈现平行状态，管内部不能残留杂物，保证期通畅度。

（2）数据采集

在现场的实际应用中，经常使用的超声检测方法，是需要对预先埋的棍凝土桩进行检测，如果出现异常情况时，需要明确出现异常的部位，例如在桩身44.3一47.6m的范围内，超声仪显示出超声波在混凝土介质中的传播速度比其他位置低，因而需要对该位置进行记录。接下来再用CT扫描方法，对这个部位的桩身再次进行加密性的测量，同时你要对每次斜测过程中超声波在两个换能器间的时间进行记录。

三、层析成像在桩基测量中的实际应用

为了对层析成像技术在混凝土基桩中的检测可行性与实用性进行分析，进行了大量实验，并对相关数据进行了收集与分析，下文将以具有代表性的桩基为例，对对层析成像技术进行分析。

（一）准备工作

为了对层析成像技术进行更好的分析，首先需要对施工和基桩的基本情况进行了解，详细掌握基桩的类型、标高、地址条件、设计参数及施工工艺等情况，并对检测中容易出现的问题进行推断，并制定出解决方案。其次要把伸出桩顶的声测管按照统一标高进行切割，测量出管口的标高，并以此为计算测量的基础。再次需要将管内注水，并封口。最后用一段直径与换能器略同的圆钢作疏通吊锤检查声测管的通畅情况，同时用卷尺测量桩与管之间的距离。

（二）测量结果分析

通过超声CT扫描，得到了相应的图像，从中可以清楚地看到测区域内的混凝土的质量分布情况。在测量前大家所怀疑混凝土存在质量问题，实际上并不是如此，而是质量非常好。处了底部出现了15cm左右的沉渣外，其他部位都正常，桩中心的混凝土质量也能满足检测要求。

结束语：

层析成像作为一种现代化的检测技术，具有多种优势，我们要给予高度重视。我们要继续加强对层析成像技术在桩基检测中的应用研究，加强基桩检测，保证其施工质量。

参考文献：

[1]李世涌. 层析成像技术在桩基检测中的应用[J].河海大学， 2012，02（01）：21-22.

[2]刘金砺，李大展，黄强.桩基工程检测技术[M].中国建材工业出版社，2012，12（04）：14.

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