桥梁基桩检测中超声波法与低应变法的应用剖析

桥梁基桩检测中超声波法与低应变法的应用剖析

中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650041

摘要:近年来,随着中国交通业的发展越来越多的桥梁被建设并投入使用,在桥梁的建设过程中,桥梁基桩的检测是重中之重。现阶段我国对于桥梁基桩的检测方法主要有静载试验法、钻芯法、低应变法、高应变法、超声波法等几种。在实际施工过程中,有些检测方法因其不断暴露出来的劣势而被逐渐淘汰,而有些则被不断地发展完善逐渐成熟化,本文从现如今效果较好的两种方法超声波法和低应变法出发分别进行剖析。

关键词:基桩检测;超声波法;低应变法

引言:在桥梁的建设过程中,桥梁基桩的建设是整个工程的核心。在桥梁的使用过程中,基桩的安全性关系到一座桥梁能否为人民提供安全的道路环境。因此,桥梁基桩的施工质量问题受到所有施工单位的高度重视。但是,桥梁基桩在施工过程中非常容易受到其他因素的干扰,桥梁基桩的施工工序繁琐、施工环境难以得到保证等问题的制约严重影响着桥梁基桩的质量问题。桥梁基桩质量的检测是施工完成后通过适当性的检测方法来对基桩的完整性进行检测,现阶段在桥梁基桩检测的工作中应用较多的是超声波法和低应变法这两种检测方法。

一、超声波法与低应变法的基本概念

超声波法在应用过程中需要在前期的混凝土浇筑时预先埋设声测管,通过对声测管之间传递的信号进行科学性的分析,以此来反馈得到基桩的施工数据,从而能够很好地分析出基桩的完整性。

低应变法是在基桩顶部用小锤进行敲击,然后通过基桩顶部的传感器接受反馈回来的应力波信号,使用应力波理论进行研究,从而检测基桩的完整性。在该方法的使用过程中,该方法的检测比较简便,同时检测的速度很快。应用低应变法的过程中,获得好信号的关键在于:根据不同基桩选择适当性的测试点、选择合适的锤击点、确保传感器的稳定、尽量多收集数据。通过对这些注意点的良好把控,才能更好的应用这种方法。

二、超声波法与低应变法的基本理论

1.超声波法的基本理论

应用超声波法的前提是需要在混凝土的浇筑时埋设专用的声测管,在检测是就能够在基桩的两侧分别发射和接受到超声波信号,整个发射和接受的过程中是依靠能量的转换进行实现的,首先是由电能转换成为了能够穿透混凝土的机械能,然后经由预先埋设的声测管之后,再讲机械能转变成为电信号。通过对整个传播过程中传播时间的分析,可以计算出基桩的完整性。在整个基桩中超声波的传播速度决定着基桩的完整性,混凝土结构越完整超声波的传播速度越快,但是当基桩中存在缺陷时,就会严重影响着超声波的传播速度,进而可以得出基桩不具备完整性的结论。超声波检测的依据在于超声波信号发出后和得到反馈时的时间差,同一基桩时间差越小说明整体的完整性越好,时间差越大说明基桩的结构存在缺陷,这时就要制定合适的方案进行积极补救。

超声波在混凝土中传播的过程有以下特点:1)指向性效果不好,首先是因为低频声波的扩散角比较大,同时其波长较长。其次是混凝土的内部结构常常是比较复杂的,其具有大量的异质造成的界面,因此会导致形成很多的反射与折射现象,形成严重的干扰。2)衰减速度快,混凝土中的骨料分布较分散,散射的功率与超声波的频率的平方成正比,那么采用低频的超声波来进行检测就能够很好的增大声波在混凝土中的有效传播距离。3)声波的结构复杂,混凝土中大量存在着一次声波和二次声波,因此信号接收器正是通过一次声波与二次声波来接受某一范围内的信号的。4)声波的传播路径比较复杂,正如前面所说,声波的传播路径易受到反射与折射的影响,当混凝土结构中存在比较大的问题时,声波就会沿传播时间最短的路径进行传播。

2.低应变法的基本理论

在一般的施工现场中,应用低应变法检测基桩时,通常是使用小锤敲击的方法,具体过程是在桩顶使用一个小锤对其进行敲击,通过桩顶的传感器接收敲击过后反射回来的应力波信号,该方法使用应力波理论,来对接收到的信号实时的进行分析、响应,通过反演分析实际得到的信息,进而能够获得基桩的完整性。这个检测方法相对来讲比较简便,而且检测的速度很快,但是在整个过程中,获取好的波形是较好的分析基桩完整性的基础。

整个的检测过程中,为了获取较好的反馈信号,检测过程中应该注意以下几点:1)正确选择检测点,在设定检测点时,要根据基桩直径的不同设置不同的检测点,同时根据检测信号的不同也要对检测点的数量做出适当性的修正,确保检测的准确性。2)选择合适的锤击点,一般情况下锤击点都会选择在距离传感器25cm处的地方,同时一般锤击点的选择与基桩的直径无关。3)合理的安装传感器,安装传感器时要安装在事先找好的检测点上,同时在安装的过程中,一定要保障传感器与基桩间没有其他介质的影响,同时要保持干燥。4)多次进行,在检测的过程中,为避免偶然性,一定要在不同的点多进行几次检测,确保结果的真实可靠,保证真实不遗漏。

低应变法是通过基桩顶部的震荡,与此同时接收到相信的信号,进而检测出基桩的整体情况。在基桩顶部使用敲击的方法,将能量传播出去。通过分析声波的信号来检测桥梁基桩的完整性。当然低应变法仍然存在着诸多的不足,其测量的结果不能够做到十分准确,同时存在一定的误差,并且其理论依据不太充足。但不得不说的是低应变法拥有着其它检测方法不存在的优势,设备简便易携带、检测速度快、使用成本低、检测的面积比较大、理论模型比较成熟,因此现如今越来越多的基桩检测过程中都应用到了低应变法。

三、超声波法与低应变法的基本特征

在实际的检测过程中,超声波法在应用时只有小部分区域是检测的盲点,对于其它的位置都会得出比较准确的结构,同时其出现误差的可能性是非常小的,因此其能够很好地保证准确性。

低应变法在应用的过程中,低应变法在检测的过程中,对于有问题的基桩它能够对基桩内的缺陷进行大致的定位以及定性,但是在精确地把控问题上低应变法却是很难进行实现的。因此二者在应用的过程中各有优缺。

四、超声波法与低应变法的对比

在适用范围上来说,超声波法不如低应变法的应用范围广,但是低应变法的检测结构存在一定的误差,并且低应变法的精确度较低,因此现阶段的应用过程中,对基桩的检测工作应用较多的仍是超声波法。但是在一些特殊的施工环境中,这些环境中不能够事先埋设声测管,因此在这些施工中就会应用低应变法进行检测。

超声波法是现阶段信息与技术结合的产物,它能够很好地提高基桩检测的效率,保证桥梁施工的安全性,同时这也是一个国家科技实力的具体体现。现如今的超声波法正在不断的进行改造升级,其变得越来越抗干扰,同时也就变得越来越有利于对桥梁基桩的检测。

结束语:我们今天所说的超声波法与低应变法在实际的施工过程中都有其独特的优越性,并且在桥梁建设的过程中,这些优秀的检测方法都是必不可少的,是不可或缺的。在今后的应用过程中我国的技术人员要持续的更新相关技术,实时了解国际动态,以便能够在实际的施工过程中,运用高效的检测技术,保证工程的安全性,同时也能够促使桥梁基桩的相关技术积极向前发展。

参考文献:

[1]骆浩光.基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比[J].科技创新与应用,2016(20):263.

[2]赵玮.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用探析[J].黑龙江交通科技,2013,36(07):115.

[3]刘占文.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用[J].山西建筑,2012,38(29):219-220.

[4]吴刚.超声波投射法与低应变法在基桩检测中的对比分析[J].贵州大学学报(自然科学版),2011,28(06):104-109.

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