超声波无损检测技术在桩基工程中的应用

超声波无损检测技术在桩基工程中的应
用
[摘要]：近年来，随着我国经济的不断发展，以交通建设为代表的公共基础设施建设的发展势头越发迅猛。

在交通建设过程中，桩基是桥梁建设中重要的基础，它位于地下，具有一定的隐蔽性。

受地质情况、施工情况的影响，桩基的结构很可能受到破坏，如果不加以检测修复，将会对工程整体质量及安全带来极大的威胁。

因此，在桩基的检测中，利用无损检测技术对桩基的质量进行检测，杜绝桩基孔隙、裂缝等问题的出现。

此外，无损检测技术还具有成本更低的优点，在桩基检测中应得到广泛运用。

[关键词]：超声波无损检测技术；桩基工程；应用
引言
随着桩基数量的不断增加以及相应生产技术的不断改进，桩基施工的应用效果逐渐体现。

在整个施工过程中，需要采取相对较严格的方式检查与桩基相关的质量，确保没有质量问题后，才可开始下一阶段的施工。

高层建筑的各类隐患也不能轻易忽视，在具体施工过程中进行一定的高质量和高标准的检查是其解决安全问题的主要因素，也是现阶段桩基检测技术是否先进的一个标准。

1无损检测技术的简单概述
所谓无损检测技术，就是在不损失检测对象的前提下，根据检测对象内部结构异常对热、声、光、电、磁等方面产生的反应差异来检测对象内部结构是否存在损坏，并对检测对象的损坏类型、位置、数量等信息做出判断。

它具有不损坏检测对象结构及材质、使用方便、成本较低、综合多种检测技术等特点，因此，将无损检测技术运用于桥梁桩基的检测中，有利于保护桩基结构，提供了更多检测技术选择，同时能够做到对桩基质量进行实时监控，在桩基检测中得到了广泛运用。

在桥梁桩基检测中运用无损检测技术，目的在于保证桩基质量，同时保证
施工及后期使用的安全性。

在质量保障方面，无论检测技术通过利用专业仪器对地下桩基的内部和外部结构进行全面检测，在不影响桩基本身结构的前提下完成检测，有效保障了桩基质量。

此外，无损检测技术的运用还能够有效控制检测成本，利用无损检测技术进行检测能有效避免工序重复，降低返工概率，有效节省成本。

2低应变法无损检测特征信号
低应变法的检测原理是：当桩顶受到一定的瞬时冲击力时，会产生一定的纵向振动的应力波，应力波会从桩顶一直延伸到桩身。

当应力波不断向下传播时，不仅会阻碍应力波的传播，而且在遇到变异波时还会引起一定的反射和传播。

当反射波传递到桩基础的顶部时，桩基础顶部的传感器装置能够有效地接收反射波并获得相应的动态波形。

利用相关仪器可以有效采集和记录反射波。

通过对反射应力波特征信息的采集和分析，判断桩基础的质量。

在处理过程中，可以通过测试相关的基桩获得不同的应力波曲线。

用手锤适当确定桩顶的相关的位置（避免点激），产生一定的F（t）应力波，速度V向下传播；当应力波通过一定的情况改变桩阻抗Z的界面时，如桩体断裂或开裂，地面收缩，混凝土分离膨胀，杂质被清除，应力波向上反射和向下传播，但在桩底仍发生反射。

当应力波传播时，加速度传感器会接收一定的信号，通过信号技术形成曲线或一定的频域曲线。

时域曲线可以对其不同的情况做出一定的判断和处理，相关技术人员可以根据反馈数据进行判断。

3超声波检测及检测数据分析
从现场检测的所有桩基中随机选择1根，将其作为检测对象，按照相关技术规范和标准，借助声速判断、PSD判别、波幅判断等方法确定桩体是否完整、缺陷具体存在位置和桩基质量类别。

在数据分析系统中引入现场检测数据后，可以得到5条曲线，分别为：波幅变化曲线；波幅临界线；波速临界线；波速变化曲线和PSD变化曲线。

结合相关参数，检测对象是常规桩型，桩体不同深度部位的尺寸相同，波速临界与波幅临界在不同深度位置基本相同。

按照相关技术规范和标准，通过数据分析系统，能进一步确定声速与波幅临界线。

经计算，在桩体质量分析过程中涉及到的波速和波幅相关参数包括：声速的平均值为 5.671km/s，
声速的临界值为5.359km/s，声速标准差为0.103，声速高差为1.8%；波幅的平均值为100.1db，波幅的临界值为94.1db，波幅标准差为2.1，波幅高差为2.1%。

分别采用波速对比、PSD判断与波幅分析方法确定桩基完整性与施工质量，不同方法的具体分析过程如下。

3.1波速对比法
超声波的实际传播速度除了与桩体自身弹性模量存在直接关系，还和桩体中结构各项特征因素存在关联，根据以上数据结果可知，桩体的波速临界值主要表现为黑色虚线，波速的变化曲线是一条黑色折线。

在-2.4m与-5.0m两个深度位置，波速变化幅度相对较大，而且比采用概率法确定的波速临界低，由此可以判定这一范围内的桩体，其所用混凝土的密实度能够达到要求。

3.2PSD判断法
PSD法基本不会受到桩体自身缺陷的直接影响，也可以真实、准确地反映出对桩体造成影响的缺陷，PSD变化线和波速变化线较为接近。

根据PSD变化线，在-2.4m与-5.0m两个深度位置存在相对较大的突变，而在-5.8m、-6.5m与-13.5m三个深度位置存在相对较小的突变。

突变表示质量存在很大的变化，在某个深度位置存在会使桩基产生质量变化的缺陷问题。

3.3波幅分析法
波幅分析法能根据PSD变化曲线分析确定缺陷产生的问题，为之后的质量分析评价及缺陷处理提供参考依据；波幅判断的方法是波幅大小，其在很大程度上反映出超声波实际传播时产生的衰减。

根据检测结果，在-5.0m与-6.5m两个深度位置，波幅的衰减相对较大，而且比波幅的标准值小。

由于波幅存在一定程度的衰减，所以说明桩身在这两个深度位置存在一定程度的质量缺陷。

3.4低应变检测方法的应用
低应变检测方法的原理是通过在桩基顶部传输击震力，形成的应力波会聚集在桩基底部，顶部的传感器会接收到桩身应力波反射回来的信号，再通过该信号特征来检测桥梁桩基的质量。

使用低应变检测方法进行桩基质量检测的流程如下:
首先需要也能够用锤子在桩基顶部进行敲击形成击震力，然后检测击震力产生的应力波的传播速度，并对波形进行分析，最后根据分析结果判断桩基是否存在质量问题。

低应变检测法能够检测多种缺陷类型，是一种集成效果突出的检测技术，能够确定桥梁桩基的桩径是否存在缩小问题，还能检测桩基混凝土是否存在离析、不均匀等问题，能够有效保障桥梁桩基检测的准确性。

但低应变检测法不适用于桩基的定量分析，只能由测试人员依靠经验进行分析。

在判断检测过程中，测试人员的分析准确性会因桩基外的地面对应力波传播的影响而受到影响。

结语
如今桩基工程建设成为促进我国经济社会不断发展的必然建设工程，它的建设质量既影响着社会发展，也影响着人们的出行安全。

因此，在施工中应给予其结构施工质量及安全更高的重视。

桩基作为工程建设中保障质量及安全的重要部分，必须要加强对无损检测技术的应用，提高对桩基质量的检测效果，保障工程质量。

参考文献
［1］沈彬彬．无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究［J］．建筑工程技术与设计，2018，6(15):240．
［2］杨蕊．无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究［J］．工程建设与设计，2017，65(5):128－129，132．
［3］闫正论．无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究［J］．环球市场，2017，25(3):196．。