《論文_樁基超聲波檢測技術探討及案例分析(定稿)》

1、樁基超聲波檢測技術探討及案例分析摘要：分析現(xiàn)階段樁基工程檢測實踐中廣泛應用的超聲波檢測技 術的原理，介紹了樁基超聲波檢測技術的結果評定分析方法；另外, 列舉了通過聲速、波幅、psd等聲學參數對超聲波檢測結果進行案 例分析評定。關鍵詞：樁基；超聲波檢測；技術原理；案例分析abstract: at this stage of the pile foundation engineering analysi s the practical detect i on of the extensive appl i cat ion of the principle of ultrasonic inspect

2、ion technology, introduces the pile foundation of ultrasonic inspection technology assessment result analysis method; in addition, lists the through the sound velocity, amplitude, psd, and acoustic parameters of ultrasonic detection results case analysis evaluationkey words: pile foundation; ultraso

3、nic testing; technical principle; case analysi s屮圖分類號:tu74文獻標識碼：a文章編號：1刖s目前，正是我國公路建設的高峰時期，為了減少道路占地及減少 道路對生態(tài)環(huán)境的影響，目前的公路工程建設中，橋梁占了道路里 程很大的比列。樁基是橋梁結構的主要承重部分，其質量直接關系 到橋梁的使用安全性及長久性。另外，樁基乂是隱蔽工程，其質量 檢測、評價又是工程建設各方所關心的。鑒于此，本文將對樁基超 聲波檢測技術的原理進行探討，并通過聲速、波幅、psd等聲學參 數對工程案例進行分析評定，望有助于指導更好的做好樁基檢測工 作。2超聲波檢測技術原理混凝土的物

4、理力學往質受其內部結構特性與外部環(huán)境條件等諸種 因素制約，其聲波傳播特性反映了混凝土的應力應變關系口，根據 彈塑性介質中波動理論，聲波在介質中傳播波速為：式中：e介質的動態(tài)彈性模量；一密度；-泊松比。彈性模量與介質的強度z間存在相關性，聲波在混凝土中的傳播 參數（聲時值、聲速、波幅等）與混凝土介質的物理力學指標（動彈 模、密度、強度等）之間的相關關系就是聲波在基樁中傳播參數的 理論依據。聲波在正?；炷林械膫鞑ニ俣纫话阍?000 5000 m/s 之間，當混凝土介質的構成材料、均勻度、施工條件等內、外因素 基本一致時，聲波波速在其中的傳播參數應基本一致。若介質中存 在缺陷，則聲波波速在傳播的途

5、徑中產生繞射、反射等現(xiàn)象，使其 聲時、聲速、聲幅等產生變化，從而判定樁身混凝土的內在質量問 題。聲波投射法常用檢測儀器有檢測儀、發(fā)射、接收換能器。聲波 檢測儀當前存在兩大類：模擬聲波檢測儀及數字化聲波檢測儀，后 者已成為今后的主流。聲波檢測的過程是發(fā)射換能器被置于被測樁 的聲測管中，它把發(fā)射系統(tǒng)送來的電信號轉換成脈沖聲波并在樁身 內輻射，聲波在樁身混凝土中傳播后到達另一個聲測管，被安置在 其中的接受換能器接收。接收換能器將聲波轉換成電信號，由接受 放大器發(fā)大，并由數據采集系統(tǒng)將數據離散化轉化成二進制送入微 機，一方面將采集到的吋間序列的數據信號儲存，另一方面把它顯 示在顯示器上加以觀察、判讀，

6、即可作出被測混凝土的質量判斷。 被儲存的數據還可通過專用處理軟件進行混凝土強度的推算及缺 陷的判斷。聲波在混凝土中的傳播速度（波速）依據實測聲時，測距計算得出: 式中：=;t為聲時測讀值；為延遲時間；為聲時修正值。接受信號的波幅也能反映混凝土的質量；超聲脈沖波在缺陷界面 產生散射和反射，到達接收換能器的聲波能量（波幅）顯著減小，可 根據波幅變化的程度判別缺陷的性質和程度。式中：為任意測點的接收信號的波能量示值；為任意測點的接收 信號的首波幅值；為與零分貝相當的基準信號的幅值。3聲測數據分析方法3. 1波速低限值判據聲速與混凝土的彈性的性質有關，也與混凝土的內部結構（空隙， 材料組成）有關，是判

7、定混凝土質量的主要參數，如果樁身的某處 波速變化幅度大且低于概率法計算出臨界值，則可判定此段的檢測 面混凝土質量存在問題。3. 2 psd判據psd判據法采用上下相鄰點透射時間隨深度的變化速率和數據差 值的乘積作為判據。采用psd判據，能夠基本消除測管不平行或混 凝土不均勻等因素的影響而突顯混凝土局限性缺陷的存在，對于夾 層的判斷及定位是準確的，而對于蜂窩和樁身完整性類別應結合樁 身混凝土各聲學參數臨界值、psd判據等綜合判定。3. 3波幅接收波波幅通常指首波波幅，波幅值的大小直接反映了超聲波在 混凝土屮傳播衰減的情況，波幅對缺陷很敏感，是判斷混凝土質量 的另個重要參數。通常以接收信號能量小于

8、其平均能量的一半作 為測點混凝土質量異常的判別界限。對于樁身的一個檢測剖面來 說，樁身混凝土完整時，各檢測點波形規(guī)則，聲時曲線基本呈直線, 尤明顯折點，波幅也無明顯衰減。樁身某部分位置混凝土存在蜂窩, 局部夾泥團等缺陷時,波幅相應有衰減。局部夾層和斷樁情況f聲 時值增加明顯，波幅衰減明顯，波形也不規(guī)則。4工程案例分析與判定灌注樁聲波透射法檢測數據分析與判定過程中，一般是先對每一 個采樣點分析聲速、波幅等參數的測量值，再用數理統(tǒng)計的方法計 算整個剖面的聲速和波幅相應的平均值、異常臨界值，離差值等， 最后綜合分析整個樁的各個剖面的平均值、異常臨界值，離差值等, 結合 p. sd (product

9、ofslope and difference)值作為輔助判據， 判定樁身完整性。某橋梁樁為一根采用沖擊鉆水下灌注施工的端承樁，樁徑為1.2 米預埋三根聲測管，設計長度為14.2米，施工樁長為14.3米。檢 測后處理得到的聲速、波幅、psd圖以及數據表如下：圖一：聲速、波幅、psd圖表一：甜測面聲速、波幅數據圖一顯示be、ac斷面聲速、波幅、psd值均正常，可判定這兩個 測面樁體質量完好。綜合圖一和表一數據分析，ab測面上5. 88. om 的聲速都貼近聲速限值，其中6. 4nt7. 8m段的聲速低于聲速限值， 并il波幅從6. 6nt68m之間的兩個點低于波幅限值，psd也有大幅 度的變化。另

10、外考慮到波速和波幅變化幅度小于臨界值的10%,由此 可判定此測面從5. 88. 0m段混凝土存在一般的質量缺陷。此樁兩 個面質量完好，一個面存在一般質量缺陷，根據規(guī)范分類原則被判 定為ii類樁。5總結對在混凝土中傳遞聲波的聲速和渡幅進行測量是判斷樁類別的最 主要的因數。對于w類樁基的評定，我們還應該綜合包括斜測或 扇形掃等檢測手段以及層析成像等技術來判斷缺陷的位置和程度， 慎重處理。參考文獻潘鳳文.關于橋梁樁基檢測及質量評定的探討j.黑龍江交通 科技，2011, 211(9) : 173-173余朝陽.橋梁樁基檢測技術探討j中南公路工程，2002,27(3).施力.橋梁樁基完整性檢測及處理方案的研究d華屮科技大學，2008.韓雨，楊偉.聲波透射法在橋梁樁基檢測中的案例分析j, 201