超声波无损检测技术在桩基工程中应用

超声波透射法的概述

基本原理

声波属于弹性波，若把混凝土的介质看成是弹性体，那么声波的传播规律就属于弹性波传播。声波经发射探头发射出去，需经过水的耦合才能传递到测管，之后声波经桩身混凝土介质到达接收一端的测管，要想使声波顺利到达接收探头，同样要经过水的耦合。若混凝土内部出现不连续界面或是界面出现破损，有缺陷的部分就会对声波造成阻碍。因此，声波透射能量会受到声波反射或是透射的影响而减少。如果内部存在多种孔洞，声波则会发生散射或绕射，而所求范围内的混凝土声学参数，则可以通过声波的初始时间和到达时间、声波的能量衰减、声波的频率或者是通过声波的波形畸变程度来计算。同时，需对所求范围内混凝土的不同剖面以及超声波在不同高度上的不同特征进行测试并记录。通过对测试记录的处理和相关分析，可以获得相应的混凝土强度，而关于缺陷的性质及空间位置等也可以求得。

质量和声参量

通过声参量与混凝土相关的物理力学指标可以用于基桩部分的超声波检测。其中声参量由超声波投射法参量决定。关于混凝土材料的相关结构、混凝土材料的密度以及混凝土材料的应力、混凝土材料的应变关系等都可以从声波的传播特性中反映出来。在混凝土中超声波的传播方式主要为纵波传播，其波速运算方法为：

式中：E，P，斗分别为介质的动弹模、混凝土密度以及泊松比。

声波在传播时，会出现不同形式的衰减，致使声波强度降低，如吸收、散射、扩散等。下式为声波吸收的运算方法：

CM6361测桩仪参与监督

式中：P，A，m，C，c，v，。c，I。，Ⅵ1分别为混凝土的密度、波幅、频率、定容比热容、定压比热容、波速、吸收系数、声波的初始强度和粘滞系数。

由式(1)、式(2)可知，桩身质量的好坏关系到声参量的大小。如果介质有缺陷，声波的声速、声幅等也会由于声波在传波过程中的变化而变化。所以，基桩是否完整，也可以通过声参量的大小来判断。

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。

超声波透射法在桩基工程中的应用

桩内单孔透射法

桩内单孔透射法适用于桩基只有一个孔道的质量检测，常用在钻芯取样之后进一步对桩基混凝土质量的检测中，作为一种桩基质量检测的补充手段来使用。检测过程中只需要将换能器至于单孔内即可，用隔声材料将换能器进行隔离，发射的超声波经过放置于孔内的换能器发射后通过耦合水进入孔壁混凝土层，在耦合水的作用下超声波能够在混凝土表层进行一段距离的滑动，之后超声波达到接受器，从而获取超声波经过混凝土的各种折射和反射之后的各项声学参数。单孔 透射检测方法相比较跨孔检测超声波的传递路径要相对复杂，所以需要采取必要的信号分析技术。

桩内跨孔透射法

装内跨孔透射法需要预先在桩基内部预留两根或者两根以上的声测管，这样可以将发射换能器和接受换能器分开布置。检测过程中超声波经过发射换能器发出。穿透混凝土之后由另外管道内的接受换能器接受。跨孔检测方法的有效检测范围为超声波经过发射器发出到接受器接受所扫过的混凝土范围。根据接受换能器和发射换能器之间位置的不同可以将跨孔透射法分为平测、斜测和扇形扫射等不同类型。

桩外孔透射法

当桩基为设置检查管道或者已经完成上部结构时可以采用桩外透射法检测桩基质量。桩外检测技术是紧贴混凝土桩基的外侧钻检测孔道。检测孔道的位置选取要在保证不影响桩基结构安全性的条件下尽量靠近桩基，这主要是因为超声波在土层中的衰减速度较快。检测过程中需要在桩顶位置处放置功率较大的平而换能器，接受器沿外侧钻孔自上而下缓慢发出，超声波经过土层之后进入混凝土层中。经过耦合水的作用被接受换能器接受，这样就可以逐点检测出不同位置处的 混凝土质量。但是桩外检测的主要缺陷是受制于检测仪器频率的限制．检测长度较为有限。对桩基质量的判断只能限制在夹层、断桩等。综上所述，在桩基质量检测中桩内跨孔检测是一种较为成熟可靠的检测方法，也是目前在桩基质量检测中采用的主要检测方法。

总之，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。返回搜狐，查看更多