关键词:超声波无损检测技术；桩基工程；应用
随着社会经济的快速发展，我国城市的规模也在不断扩大，同时城市建筑也在不断拔高，建筑上端的荷载量持续增加，而建筑的桩基规格相较于以往也有了很大的变化。在建筑工程里，桩基技术属于隐藏构成，会受到多种因素的耦合作用的影响，而且在施工期间也容易出现许多难以用一般检查手段能检测出来的质量问题。现在有许多能够对桩基工程进行检测的技术方法，而使用最多同时也是效果最好的方法就是超声波无损检测技术。
1超声波无损检测技术概述
1.1超声波无损检测技术的原理
这项技术是通过声波在不同介质之间的传递和反射等条件转换，进而对物体进行检测的。这种技术能够在不对物体造成损害的条件下检测出物体本身存在的缺陷与问题，以及缺陷出现具体的位置以及数量等。
目前这项技术已经被应用于多个领域，包括航天、航海以及建筑等，对这些领域产生了巨大的影响。它的检测原理是：首先，在检测被测物体的时候，在一定的范围内产生超声波，使其在被测物体内传播；其次是超声波在试件中传导的时候，能够和被测物体的缺陷产生作用，并改变超声波自身的传导方向；然后状态改变的超声波会被检测设备接收，并将数据反馈给有关工作人员进行分析；最后工作人员会根据从检测设备那里得到的数据进行分析，来确认被测物体是否存在问题。
1.2超声波无损检测技术的优势
相较于其他检测技术，这种检测技术的优势有许多，主要可以列为以下几点：
（1）超声波的穿透力强，能够检测厚度较大的物体，而且超声波无损检测技术还能检测包括金属、非金属以及复合材料等多种材料，并且不造成损害。例如，它既能检测厚度在2m以内、主要组成材料为金属的物体，也能够穿透比较长的钢管；
（2）它还能直接确定物体缺陷的所在位置以及具体的数量，对于面积较小的缺陷能够精准定位，而检测的缺陷面积相对较大时，它的正确率能够达到30%以上，有较高的灵活性和灵敏度；
（3）和其他检测手段相比，这种检测技术的成本比较低，而且检测所需的时间也比较短，能够更快对物体进行检测。此外，还因为其具有不会对检测物体以及周遭环境造成损害的特性，能够更好地应用于检测工程的质量。
1.3超声波无损检测技术的弱势
虽然这种检测技术的优势很明显，但是其同样存在弱势的地方，因而并不能承担所有工程的检测工作。比如，超声波无损检测技术在对比较复杂或者不规则的物体进行检测的时候，其检测结果的准确率往往得不到保障。此外，工作人员虽然能够通过检测设备反馈的数据来定位物体缺陷的位置，但对数据进行分析的过程是十分繁琐的，需要工作人员有足够的细心与耐心。此外，如果被测物体的组成物质包含了晶质物体，最终的检测结果也会受到干扰，而如果在检测的时候使用了手工脉冲的方法，检测成果的准确性也都会受到影响。
2桩基工程中质量判别方法
混凝土是一种由多种材料混合后形成的多相非均质多孔材料，在桩基成桩的时候容易受到多种因素同时干扰，所以在对桩体进行了超声波无损检测以后，需要从多个层面来对所得到的数据进行研究于计算。
首先是声速判断法。超声波在不同介质中的传播速度也不一样，同样桩体自身的弹性模量以及混凝土的构造等都能对超声波的速度造成影响。超声波速是用来判断桩体质量的重要依据，因为其能够反应混凝土的严密度是否足够充分。
其次是PSD判断法。由于混凝土的是非均质多孔材料，而声测管也不是互相平行的，所以超声波的时值往往会出现偏离。因此，在核算的时候采用声时—深度曲线，用以避免桩体本身的非缺陷问题影响到后续的分析。
最后是波幅判断法。接收波的波幅大多数都是首波波幅，波幅值的大小能直接反应超声波在混凝土材料中传导时的衰减状况。由于超声波对波幅变动十分敏感，所以可以将波幅当作判断混凝土质量的又一关键因素。
3超声波无损检测技术在桩基工程中的应用
3.1检测桩基的承载力
使用超声波检测桩基工程的承载力时，可以分为两个部分：高应变动测法和静荷载试验法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
静荷载试验法分析的主要是桩基的纵向承载力，在采用这种方法的时候，工作人员会在桩基的顶端施加静载荷力，并通过检测得出相应的PS曲线，再对这个曲线进行分析研究来判断桩基的实际承载能力，最终得出其施工的质量水平。
高应变动测法时一种动态监测的方法，能够对桩基的完整性进行准确的判断，分析具体的单桩纵向承载力。检测的过程中，工作人员会让质量大于桩身质量的重物在桩基上方自由落体，使其打击桩基顶端产生超声波，再通过超声波来得出有关参数，最终计算出单桩的实际承载能力。
3.2检测桩基的完整性
桩基的完整性的检测需要靠低应变动检测技术来进行。低应变动检测技术的技术原理时通过对桩基顶部施加较弱的振动能量，进而引发土体与桩体的共振，再通过有关的检测设备来检测桩基顶部的震动速度，并利用超声波的振动原理来检测超声波的反射数据，最终判断桩基本身的完整性，同时还能得出桩基的承载能力以及施工质量等。
此外，检测桩基的完整性的时候，还能够通过超声波透射方法来检测超声波再混凝土内的声速、幅度和频率等具体的传导参数，进而分析超声波的传导状态，再判断混凝土本身的完整性以及均匀性，然后顺藤摸瓜找出其余的缺陷。可以得出，使用超声波透射法来判断桩基的缺陷和大小，能够更好地保证桩基的施工质量。
4超声波无损检测技术应用的注意事项
再使用超声波无损检测技术的时候，要注意以下事项：
（1）注意声测管的漏浆。浇筑桥梁桩身的混凝土具有流动性，而且压力也比较大。如果在检测的时候没能好好安装声测管，那么声波就有可能会穿透混凝土浆，进而导致工作人员产生误判，影响检测结果的真实性与准确性。
（2）注意桩基年龄。桩基的年龄会对超声波无损检测的结果造成较大的影响。我国要求要在桩基的年龄至少要达到7天才能进行桩基检测，而如果桩基年龄没有达到要求的话，超声波在其中传导的波形并不稳定，不能达到理想的检测效果。
5工程实例分析
5.1实例工程的情况
以一个工程为例，这个工程的占据面积约为135000m2，建筑场地的长约为383m，而宽约为355m，施工场地的土层并不均匀。根据场地的土质条件以及实际荷载要求，那么作为复合地基主体，钻孔灌注桩的桩长应为18m，而桩径则应为1m。正式施工之前，要在超声波发射与接收装置的工作通道预埋下4个声测管，在进行检测的时候可以往管中注满清水，利用水传输的耦合作用来测定超声波波速和幅度，并进行记录。
5.2检测分析实例工程
先利用超声波检测方法来检测一根钻孔灌注桩的完整性和其缺陷的具体位置，再以这跟钻孔灌注桩为例。分析检测的数据可以看出，被测桩属于常规桩型，深度尺寸和波幅以及波速的临界值深度的大小一致。
以下分别采用波速对比法、波幅分析法和PSD判断法来对桩基完整性和施工质量进行检测。
首先是波速对比法，桩体的弹性模量对超声波的影响比较大，超声波在被测桩中的平均传导速度为5.669km/s，并且超声波在桩体深度2.3m处和4.9m处时的变化幅度大，可以通过概率法来判断波速的临界值，可以得出混凝土的严密度勉强能够满足要求。
然后是波幅判断法，超声波在混凝土内传播的衰减情况可以从波幅的情况看出，超声波在被测桩内的平均波幅为93.9dB，并且在桩体深度的4.9m和6.4m处，超声波的波幅出现了衰减的状况，表明被测桩这两处位置出现了缺陷。
最后是PSD判别法，它不受桩体本身的非缺陷因素的干扰，能够将桩体由于界面变化而出现的缺陷准确地反映出来。经过测定可以看出，桩基相邻深度处的质量幅度比较大，这表示桩体的某一个深度存在着令其发生界面变化的缺陷。
在利用三种方法进行检测以后，可以从数据得出在桩体深度分别为2.3m、4.9m和6.4m的地方存在缺陷，而PSD判别法则额外检测除了桩体深度为5.7m和13.4m的地方存在缺陷。可以得出的结论是，虽然这三种检测方法都能显示出桩体存在着缺陷，但这三种方法本身也存在缺陷，要根据实际情况选择检测方法进行检测。
结 论
综上所述，在对PSD判别法、波幅判断法以及波速对比法这三种检测方法进行对比分析以及研究以后，可以得出结论：超声波无损检测技术在检测混凝土结构的时候效果很好，能够满足大多数工程对于检测的要求，可以被广泛应用于工程项目的检测中。
参考文献
[1]邱雪峰.超声波无损检测技术在桩基工程中的应用研究［J］.科技创新与应用，2016(7):24-27.
[2]刘帅鹏.超声波CT技术在桥梁工程钻孔灌注桩检测中的应用[J].交通世界，2017（12）：82-83.
论文作者:赵万进
论文发表刊物:《建筑实践》2020年01期
论文发表时间:2020/4/27
标签：桩基论文; 超声波论文; 波幅论文; 检测技术论文; 缺陷论文; 物体论文; 波速论文; 《建筑实践》2020年01期论文;