超声波无损检测技术在桩基工程中的应用研究

邱雪峰

摘 要：超声波无损检测技术在检测过程中可保护试件的质量和性能，并检测物品的性质和特征。随着我国建设技术不断发展，超聲无损检测技术开始被运用在大量的桩基工程当中。文章对桩基工程中使用的超声波无损检测技术进行分析探究。

关键词：超声波无损检测技术；桩基工程；应用；研究

前言

超声波无损检测技术通过结合高科技的技术来完成检测的过程，检测的结果真实可靠，可以体现出超声波无损检测技术的应用性，超声无损检测技术发展迅速，在国内外被广泛应用，成为当前发展较快的无损检测技术之一。桩基属于隐蔽工程。桩基的质量关系到整个建筑的安全、可靠，同时也关系到人民的生命安全以及财产安全。因此，桩基基础工程开展时，需做好实验和质量检查工作。桩基的设计工作，施工工作以及施工后进行的试验和检验都如实进行，才能精准确定出缺陷所在。并且能精准的进行检验和判断，这是开展桩基检测最核心工作之一。

1 超声波无损检测技术原理和优点

1.1 超声波检测原理

超声波检测也叫超声检测，属于常规五种无损检测方法的一类。在特定的方向上超声波声束可进行集中，以直线的方式在介质当中进行传播，这样就有很好的指向性。超声波会有散射以及衰减出现在介质的传播当中，会有折射、反射、波型转换出现在异种介质的界面上。从缺陷界面反射回来的反射波能够通过这些特性取得，进而将对缺陷进行探测的目的完成。但能量上，超声波大于声波。在固体当中，超声波不会有很大的传输损，在有很大的探测深度，因为在固体中超声波出现折射与反射之类的现象，特别是气体固体界面不能够通过。一旦有裂纹、气孔、分层等缺陷出现在金属中，超声波被传播到这当中去时会部分或全部反射。探头接受反射回来的超声，在之后处理有仪器内部的电路，就会有不同高度和有一定间距的波形在仪器的荧光屏上上显示出来，能够依据波形的变化特征，对在工件中缺陷的位置、深度以及形状来进行判断。因此混凝土桩内的混凝土不密实时，结构内材料存在松散、蜂窝、孔洞等桩体严重缺陷。同上述所讲，在遇到缺陷面时，发出的超声波会被反射，经过处理后，依靠波形的特征获得混凝土桩的密实度参数。

1.2 超声波无损检测技术的优缺点

其优点是灵敏度高、检测的厚度大、成本低、速度快、不会对人体造成伤害，可以定位和定量缺陷。第一，开展桩基质量检测时，无损检测技术的使用不会破坏到桩基使用性能和受力性能。第二，检测设备科技含量比较高，开展无损检测技术之后，能够在不基于破坏桩基基础上，实现建筑物全方面检。无损检测技术较为简单，检测时间较短，不会影响工序执行。第三，无损检测技术还可以对建筑物深部混凝土有检测功效。对内部存在的缺陷，实现全方位检查。一般而言，无损检测技术主要应用于：第一，当桥梁需进行规范化设计时，需进行重新修订，有大量的缺陷需及时补充完整。第二，桩基承载的负荷非常大，需要加强检测。第三，桩基是建筑物的基础，桩基质量高低影响整个建筑的建设。

超声波是一种重要的机械波，机械振动和波动一般都是借助超声测试物理基础执行的。同时，这又是一种有弹性的测波方式，在固体介质传输中占据重要的地位。超声波检测技术使用于混凝土质量检测时间较为悠久，声波投射法使用于基础桩基检测，是近段时间开始推广使用的。该方式优势非常明显，它具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠优势，被广泛应用。随着时间的推移，这是一种较为成熟的桩基检测技术。射波透射法应用于检测时，是在桩内做好预埋，纵向声波逐渐向两侧管道位置传输。

对于缺陷的显示，超声波探伤不是很直观，在难度上探伤技术较大，主客观因素极易对其进行影响，不便于保存探伤结果，对工作表面要求，超声波检测需要平滑，对于缺陷种类的辨别要求检验人员要有很丰富的经验、厚度较大的零件检验对此才较为适合，超声波探伤的局限性。

2 桩基试验检测当超声波法进行的基本原理和检测方式

2.1 超声波法进行桩基试验检测的基本原理

超声波法桩基检测中，有回波法和透射法两种形式。回波法一般适用于比较均匀的介质，例如检测金属等结构。对混凝土以及钢筋等非均匀的材料组成的桩基，则需要采用透射法进行检测。在桥梁桩基工程施工阶段，利用透射法检测桥梁桩基需要在混凝土桩基内预埋检测管，以此作为超声波法的检测通道，并将足量的清水灌注于检测管内，以此作为试验检测的耦合剂，然后在声测管的两侧分别放置超声波检测设备的超声波发射探头和接收探头，超声波的检测设备发出的超声波脉冲经过待检测的桩基后，被接收器接收，从而得到超声波的主频率、波形、频谱以及超声波脉冲经过桩基的时间、超声波穿过后的波幅等一系列的参数。由于超声波会出现散射及衰减，在传播的当中，出现折射、散射以及波型转换在异种介质的界面上。所以在判断分析时，能够根据这些参数特征来进行，进而将缺陷在混凝土桩基缺陷的位置以及施工质量上判断和分析出来，并且可以通过这些数据来最后评价桩基混凝土的强度以及均匀性。

2.2 超声波法进行桩基试验检测的桩体质量判别方法

在混凝土材料上，因为桩基础大部分为多孔非均质的材料，很大程度上成桩质量受多个影响因素的耦合影响，所以在完成了超声波无损检测后，还要进行综合分析检测数据，具体分析方法有以下三类。PSD判别法。由于声测管不是完全平行并且钻孔桩中混凝土均匀性较差，在时值上，超声波声有时会偏离。这会给对桩体非缺陷因素进行排除分析当中带来不利。PSD法的优点是可以排除桩体非缺陷因素影响，且能够将造成桩体界面变化所产生的显著缺陷给如蜂窝般准确呈现出。声速判断法。桩体本身弹性模量等性质和超声波传播速度是有联系的，在内部桩体混凝土结构之类的一些参数对超声波传播速度也有影响。主要决定判断桩体质量的因素是波速，某深度桩身处波有较大幅度的速变化且比通过概率法计算出的波速临界值还要低时，在材料密实度上，能够对桩体对应的混凝土进行一个大致的判定。波幅判断法。接收波波幅通常所指的是首波波幅，在混凝土内部传播中，通过波幅值的大小，能够直接将超声波出现衰减的情况给反映出来，对于缺陷程度，波幅变化有很好的敏感度，所以能够将其看成另外一个对混凝土质量进行判断的重要指标。通常下，其平均能量相比较，接收声波能量如果不足这二分之一，就判断混凝土质量在此桩体测点处异常。对于任意检测桩身的剖面，桩身混凝土没有缺陷，所得到的波形在则各检测点就是规则的，此时基本上声时曲线为直线，无显眼的折点，也无出现明显的波幅衰减现象。当某深度的桩身处于混凝土存在质量缺陷时，如：局部夹泥，就会有相应的波幅衰减现象出现。如果有严重的局部断桩于夹层等情况，那么声时曲线波形在超声波检测时所得到的为不规则的，很明显很增加声时值，明显出现波幅衰减。

3 检测注意事项

3.1 声测管漏浆影响

对桥梁桩身进行浇筑中，因为混凝土有流动性，会产生较大的压力给声测管，一旦没有处理安装好部分声测管的接头，声测管中就会渗进去泥浆或者是水泥。利用超声波进行检测时，对于该处的水泥浆，声波会进行穿透，在范围上，如果待检测缺陷比较小，误判出现的可能度很大。

3.2 桩基龄期

对于声波检测信号，桩基龄期的影响力较大。对于桩基检测，在桩基龄期上，国家标准一般规定在14之后，就算时间上有问题，桩基检测也一定在7天后，不符合要求的桩基龄期，会有所接受信号较微弱以及波形不稳定的现象出现在检测过程中。

4 结束语

超声波法是目前桥梁桩基无损检测应用的重要方法，技术比较成熟，操作简单易行，可靠有效，可准确地反映桥梁桩基的实际情况，可有效提高桩基试验检测效率，在桩基检测方面有着举足轻重的作用。

参考文献

[1]刘锦华.混凝土超声波检测技术的应用[J].混凝土与水泥制品，

2005，38（9）：17-18.

[2]陈卓.探讨公路桥梁桩基检测及质量评定[J].工程技术，2010（9）.