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超聲波CT技術(shù)在橋梁工程檢測(cè)中的應(yīng)用

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超聲波CT技術(shù)在橋梁工程檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要:樁基檢測(cè)為樁基工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其檢測(cè)質(zhì)量直接關(guān)系到樁基工程的整體質(zhì)量和安全。超聲波ct技術(shù)是一種樁基無損檢測(cè)技術(shù),對(duì)其進(jìn)行相關(guān)概述,并在某橋梁工程鉆孔灌注樁無損檢測(cè)中進(jìn)行了應(yīng)用,為了驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,采用鉆芯法對(duì)其進(jìn)行對(duì)比檢測(cè),實(shí)踐證明,應(yīng)用超聲波CT技術(shù)可更好地反映樁體內(nèi)部存在缺陷情況,并可對(duì)缺陷范圍大小、嚴(yán)重程度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷,值得學(xué)習(xí)和推廣。

關(guān)鍵詞:超聲波CT技術(shù);橋梁工程;鉆孔灌注樁;檢測(cè)

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,橋梁工程項(xiàng)目日益增多,鉆孔灌注樁是橋梁工程中常見的基礎(chǔ)形式,對(duì)施工質(zhì)量提出了較高的要求。對(duì)橋梁工程鉆孔灌注樁進(jìn)行檢測(cè),確保施工質(zhì)量具有重要意義,應(yīng)用科學(xué)的樁基檢測(cè)技術(shù)可有效提高檢測(cè)工作的質(zhì)量,進(jìn)而為樁基工程整體質(zhì)量及安全提供更好地保障。超聲波CT技術(shù)是一種有效的無損檢測(cè)技術(shù),對(duì)于橋梁工程鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)能發(fā)揮重要作用,下面對(duì)其進(jìn)行具體論述。

1樁基超聲波CT檢測(cè)技術(shù)概述

超聲波CT檢測(cè)技術(shù)為一種以X-rayCT理論作為基礎(chǔ)發(fā)展起來的檢測(cè)方法。該種方法通過利用基樁超聲波斜測(cè)法對(duì)樁體進(jìn)行掃描,然后對(duì)掃描所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,得出三維CT成像圖。應(yīng)用該種方法能夠?qū)鶚兜娜毕輩^(qū)域、缺陷程度進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,可有效彌補(bǔ)平行透射法在應(yīng)用過程中存在的缺陷。

2樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1采集系統(tǒng)

傳統(tǒng)樁基檢測(cè)中所應(yīng)用的采集系統(tǒng)主要應(yīng)用到一發(fā)一收及人工定位兩種方法。該種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中無法滿足具有較大數(shù)據(jù)采集量的CT系統(tǒng)。CT智能采集系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)采集系統(tǒng)存在的不足進(jìn)行了改進(jìn),換能器實(shí)現(xiàn)了一發(fā)多收及測(cè)線定位實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)數(shù)定位。通過將多個(gè)一發(fā)多收的壓電環(huán)進(jìn)行串在一起并聯(lián),可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,提高數(shù)據(jù)采集工作效率。電子定位通過換能器將電纜帶動(dòng)滑輪引出,憑借電機(jī)對(duì)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行記錄,然后通過換算求出換能器具體移動(dòng)距離,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字定位。

2.2自判系統(tǒng)

在被測(cè)介質(zhì)中,聲波傳播一定聲程需要的時(shí)間為聲時(shí)。系統(tǒng)自判所應(yīng)用到的數(shù)學(xué)方法主要為極值、方差。該兩種方法在應(yīng)用過程中的原理均較為簡(jiǎn)單,計(jì)算也較為便捷,但是較易受多種因素影響,進(jìn)而降低了其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。超聲波CT檢測(cè)儀在應(yīng)用過程中需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其對(duì)處理精度有較高的要求。本次研究主要以滑動(dòng)平均作為基礎(chǔ)的多波形綜合分析專家判讀系統(tǒng)。該種系統(tǒng)的原理表現(xiàn)如下:將采集到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波形;然后將存在一定連續(xù)性的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平均化,當(dāng)有突變出現(xiàn)時(shí),便可判定為聲波到達(dá)此點(diǎn)采集到聲時(shí)。進(jìn)行平均化主要起到濾波的效果,使其能夠更加適合應(yīng)用于大規(guī)模運(yùn)算,同時(shí)還可更好地滿足單片機(jī)運(yùn)算特點(diǎn),使處理工作效率和精度均得到大大地提升。

2.3CT成像系統(tǒng)

CT成像系統(tǒng)為樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)中的最重要組成部分,其功能主要表現(xiàn)為將得到的走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行正演、反演分別得到路徑和波速,使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎S速度分布。通常情況下,正演會(huì)應(yīng)用到打靶法。該種方法運(yùn)算快捷且路徑具有較高的準(zhǔn)確性。反演通常會(huì)應(yīng)用到模擬退火算法。模擬退火法在應(yīng)用過程中要求應(yīng)用一個(gè)能量函數(shù)對(duì)試算模型實(shí)施反復(fù)驗(yàn)證,進(jìn)而得出一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)論。

3應(yīng)用實(shí)例

本文采用RSM-SY8型基樁超聲波CT成像測(cè)試儀,對(duì)某橋梁工程的A12#鉆孔灌注樁進(jìn)行了超聲波CT檢測(cè)。該樁為人工挖孔樁,樁徑1400mm,樁長(zhǎng)17.30m。在混凝土灌注完成后,樁頂存在滲水現(xiàn)象。為對(duì)該樁的質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測(cè),對(duì)該樁進(jìn)行了三維CT成像掃描,經(jīng)過相關(guān)處理之后所得到的圖像見圖1通過對(duì)圖1進(jìn)行觀察可知,圖像在視覺上具有較高的清晰度,可清晰觀察到在12.5~13.5m存在一個(gè)低速區(qū)域,形態(tài)及范圍清晰可見,進(jìn)而判斷該區(qū)域出混凝土質(zhì)量較差,存在嚴(yán)重缺陷。為了驗(yàn)證CT檢測(cè)的結(jié)果的準(zhǔn)確性,對(duì)該樁進(jìn)行了鉆芯法驗(yàn)證檢測(cè),鉆芯法檢測(cè)結(jié)果見圖2。鉆芯檢測(cè)結(jié)果顯示,在樁身12.5~13.5m處存在純砂漿區(qū)域,未見粗骨料分布,混凝土質(zhì)量相對(duì)較差,與CT檢測(cè)結(jié)果符合。由此可見,應(yīng)用超聲成像技術(shù)可更好地反映樁體內(nèi)部存在缺陷情況,并可對(duì)缺陷范圍大小、嚴(yán)重程度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷。

4結(jié)語

隨著超聲檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備的不斷提高,超聲成像技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛,其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用過程中均發(fā)揮著重要作用。將樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于工程樁檢測(cè)質(zhì)量檢測(cè)上,可更加清晰、直觀地對(duì)樁體內(nèi)的情況進(jìn)行反映,進(jìn)而提高樁體缺陷范圍大小、具體位置等判斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性,使得工程施工過程中存在的問題可得到及時(shí)發(fā)現(xiàn),并得到有效解決,為工程整體質(zhì)量和安全提供更好地保障。但超聲CT檢測(cè)技術(shù)在橋梁工程鉆孔灌注樁檢測(cè)中的應(yīng)用還存在設(shè)備成本較高、技術(shù)難度大等問題,應(yīng)用相對(duì)來比較少,因此還需不斷加強(qiáng)對(duì)樁基超聲波CT檢測(cè)技術(shù)的深入研究。

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作者:劉帥鵬 單位:河北益合交通檢測(cè)技術(shù)有限公司

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