淺談聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

宋焱

廣東天信電力工程檢測(cè)有限公司，中國(guó)·廣東 廣州 510600

1 引言

當(dāng)前，隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口涌入城市，這也意味著在城市中人口與用地之間的矛盾更加激烈。在這樣的發(fā)展背景下，城市的住宅建筑以及其他商用建筑不斷朝著高層建筑以及超高層建筑的規(guī)模方向發(fā)展，隨著地上建筑荷載力的顯著提升，也對(duì)樁基工程的整體支撐能力以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出了更加嚴(yán)格的要求。樁基工程本身就為建筑工程的地下隱藏工程，在施工過(guò)程中，會(huì)受到許多外界因素的影響，通過(guò)常規(guī)的工程檢驗(yàn)方法，很難判斷出樁基工程在應(yīng)用過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定力不足等其他問(wèn)題。而采用超聲波檢測(cè)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樁基建筑結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)，并且所獲得的檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性較高，因此，這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前被廣泛地應(yīng)用于樁基施工工程的檢測(cè)過(guò)程中。

2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的工作原理以及應(yīng)用特性

2.1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的工作原理

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的工作原理其實(shí)就是應(yīng)用聲波在物體中的傳導(dǎo)性，從而根據(jù)聲波對(duì)于不同物體的反射狀態(tài)，檢測(cè)出物體當(dāng)前的應(yīng)用性能。

首先，采用超聲波檢測(cè)技術(shù)，被檢測(cè)的樁基結(jié)構(gòu)在檢測(cè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的超聲波，并且采用相應(yīng)的聲波搜索技術(shù)，將被檢測(cè)物體在一定范圍內(nèi)釋放出的聲波導(dǎo)入到檢測(cè)應(yīng)用等設(shè)備中。

其次，被檢測(cè)樁基結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的超聲波在應(yīng)用設(shè)備中進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，會(huì)與被檢測(cè)結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)用材質(zhì)以及其他與超聲波關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷發(fā)生相互作用，從而使得超聲波的傳導(dǎo)過(guò)程在方向以及傳播速度方面發(fā)生一定的變化。

再次，被檢測(cè)物體所釋放出的超聲波在形態(tài)以及傳導(dǎo)狀態(tài)改變之后，會(huì)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行接收，從而使工作人員能夠定性地判斷出被檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

最后，超聲波檢測(cè)工作人員可以根據(jù)檢測(cè)設(shè)備所接受到的超聲波方向以及速度特征，判斷出被檢測(cè)結(jié)構(gòu)中是否存在著結(jié)構(gòu)方面的缺陷性以及不均勻性。

2.2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.2.1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

首先，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)被廣泛地用于中國(guó)金屬類(lèi)以及其他非金屬類(lèi)材料的檢測(cè)過(guò)程中，該檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有穿透力較強(qiáng)的特性，在檢測(cè)過(guò)程中，超聲波可以穿透厚度較大的物體，并且在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提條件下，檢測(cè)到物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷性。例如，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)厚度為二毫米之內(nèi)的金屬物質(zhì)材料進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，同時(shí)也可以穿過(guò)一些厚度較強(qiáng)的鋼管材料，檢測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷性。

其次，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)于物體缺陷性以及破損部位的定位較為精準(zhǔn)，即使對(duì)于面積較大的缺陷部位進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的精準(zhǔn)率也超過(guò)了90%。超聲波無(wú)損技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中具有靈敏度高的特征，即使被檢測(cè)物體中的問(wèn)題部位涉及范圍較小，也能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。

最后，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中相對(duì)來(lái)說(shuō)成本較低，并且檢測(cè)的速度較快，對(duì)于工作人員以及被檢測(cè)物體不會(huì)造成任何傷害，尤其適用于對(duì)精確度較高的施工工程進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)[1]。

2.2.2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)

近年來(lái)，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于中國(guó)的工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，并且具備這檢測(cè)速度快，檢測(cè)精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢(shì)，但是這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于一些復(fù)雜狀態(tài)的物體以及不規(guī)則形態(tài)的物體，內(nèi)部缺陷檢測(cè)的精準(zhǔn)率較低。雖然超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以通過(guò)聲波的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)地查看到被檢測(cè)物體內(nèi)部的破損以及缺陷性，同時(shí)也能夠及時(shí)地定位出被檢測(cè)物體內(nèi)部缺陷性的位置，但是如果在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員需要得到內(nèi)部缺陷性的定量以及定性數(shù)據(jù)，仍然需要對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷部位進(jìn)行深入的探究。

除此之外，如果在被檢測(cè)結(jié)構(gòu)中含有一定的晶體物質(zhì)，那么超聲波的運(yùn)行也會(huì)受到不同程度的影響，從而影響到后期檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。與此同時(shí)，如果在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員采用手工脈沖型檢測(cè)方式，那么檢測(cè)出的結(jié)果也會(huì)與直接采用設(shè)備檢測(cè)存在較大的差異性[2]。

3 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用

3.1 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于樁基結(jié)構(gòu)承載能力的檢測(cè)

將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在對(duì)樁基工程承載力檢測(cè)過(guò)程中，主要分為靜態(tài)和在試驗(yàn)檢測(cè)與高應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)方法這兩個(gè)方面。

靜態(tài)核載能力的檢測(cè)主要是檢測(cè)樁基工程垂直方向的承載能力，在檢測(cè)過(guò)程中，需要在樁基結(jié)構(gòu)的頂端位置施加一定的壓力，在通過(guò)超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)所得到的PS 曲線特征來(lái)初步判定，樁基結(jié)構(gòu)的承載能力，從而精準(zhǔn)地判斷出樁基結(jié)構(gòu)的縱向承載能力施工質(zhì)量。但是采用這種靜態(tài)承載能力，檢測(cè)方式會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間，并且，應(yīng)用過(guò)程中投入成本較高，在檢測(cè)過(guò)程中，如果需要在樁基結(jié)構(gòu)的頂端施加一定的壓力，那么對(duì)于樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性也具有較為嚴(yán)格的要求，因此難以獲得較為精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。

高應(yīng)變檢測(cè)方式可以對(duì)樁基結(jié)構(gòu)本身，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性以及單樁結(jié)構(gòu)垂直方向的承載能力進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，需要采用超過(guò)樁體結(jié)構(gòu)自身重量10%的重錘以自由落體的方式落下，通過(guò)打擊狀體結(jié)構(gòu)的頂端來(lái)收集樁體結(jié)構(gòu)頂端所散發(fā)出的超聲波，從而判斷樁體結(jié)構(gòu)整體的承載能力[3]。

3.2 超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)于樁基結(jié)構(gòu)整體完整性的檢測(cè)

在對(duì)樁基結(jié)構(gòu)施工完整性的檢測(cè)過(guò)程中，會(huì)采用到低應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，采用這種檢測(cè)方式，主要是通過(guò)對(duì)樁基結(jié)構(gòu)的頂端施加頻率較低的震動(dòng)壓力，從而引發(fā)樁基結(jié)構(gòu)自身與周邊土層結(jié)構(gòu)的共同振動(dòng)，當(dāng)樁基結(jié)構(gòu)自身與周邊土層結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí)，就可以利用相應(yīng)的超聲波檢測(cè)儀器對(duì)樁基結(jié)構(gòu)的頂部振動(dòng)狀態(tài)以及振動(dòng)速率進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中，需要應(yīng)用到超聲波的震動(dòng)原理以及超聲波抗阻理論收集超聲波反射的速度以及其他數(shù)據(jù)參數(shù)，由此來(lái)判斷樁基結(jié)構(gòu)整體施工工程質(zhì)量以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性[4]。

除此之外，在對(duì)完整性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還可以應(yīng)用到超聲波的透射法。超聲波無(wú)損透射檢測(cè)方法主要是利用超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)中聲波傳導(dǎo)的原理，對(duì)于超聲波樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳遞的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。例如，采用超聲波檢測(cè)儀器以及設(shè)備收集超聲波在樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播的聲音速度、超聲波頻率、頻率傳播幅度，并且判斷超聲波在內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)中的變化形態(tài)以及傳播狀態(tài)，這樣就可以準(zhǔn)確的分析出樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的斷層狀態(tài)部位進(jìn)行定位。通過(guò)采用這種超聲波透射檢測(cè)方法，可以準(zhǔn)確地判斷出樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷部位以及缺陷部位的形態(tài)大小，從而確保樁基結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要是利用聲波在物體中的傳遞及反射狀態(tài)對(duì)物體內(nèi)部的破損部位進(jìn)行檢測(cè)。采用該檢測(cè)技術(shù)，能夠在不損害樁基結(jié)構(gòu)原本結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及使用性能的前提條件下，對(duì)于樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的缺陷以及不均勻性進(jìn)行檢測(cè)，并且能夠準(zhǔn)確地判斷出樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷位置、缺陷范圍、缺陷數(shù)量等多種信息，從而準(zhǔn)確地判斷出樁基結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中內(nèi)部存在的不安全因素，切實(shí)的樁基工程對(duì)上層建筑結(jié)構(gòu)的支撐能力。