超声检测技术论文范文

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前言：由于灌注桩可做成大直径桩，以提高单桩承载力，又可以根据桩身内力状态分段配筋。而且施工时对周围建筑物影响较小，施工噪声也较小，因而使用较广。但灌注桩在工地条件下，现场灌注成桩，施工工艺较为复杂，影响灌注质量的因素较多，极易形成各种缺陷而影响桩身的完整性。据统计，现场灌注桩施工中桩身混凝土出现缺陷的概率约为15%—20%。而对这些缺陷的无损检测技术中，超声检测应用较为广泛，在此作简要分析。

1．混凝土灌注桩常见缺陷

按混凝土的灌注方式而言，灌注桩可分为水下灌注和干孔灌注两类。

1.1 水下灌注桩的常见缺陷

桩身混凝土中的缺陷与施工方法密切相关，不同施工方法出现缺陷的类型以及不同类型的缺陷出现的几率都不一样。水下灌注施工时，可能出现的缺陷有以下几种。

1）断桩(包括全断面夹泥或夹砂)

这类缺陷多半因为导管提升时不慎冒口，新注入的混凝土压在封口砂浆及泥浆上，以及因机械故障而停止灌注过久，提升导管时把已初凝的混凝土拉松，或继续施工时对表面未加清理等原因所致。断桩部位往往不是一个薄层，而是具有相当厚度的一个缺陷段，检测时不难发现。断桩严重影响桩的承载能力，检测时不应漏检或误判。断桩对承载力的影响程度与其出现的位置有关，应按桩的受力状态分析，但断桩均应采取适当措施修理或加固。

2）局部截面夹泥或颈缩

这类缺陷一般是由于混凝土导管插入深度不适当，导致混凝土从导管流出往上顶托时，形成湍流或翻腾，使孔壁剥落或坍塌，形成局部断面夹泥或周边环状夹泥。局部截面夹泥或颈缩将影响桩的承载面积，同时由于钢筋外露而影响耐久性，对这类缺陷检测时应仅可能检出其面积大小，以便核算桩的承载能力。

3）分散性泥团及“蜂窝”状缺陷

其成因与孔壁因混凝土骚动而剥落有关外，还与混凝土离析及导管中被压人的气体无法完全排出有关。这类缺陷将影响混凝土的强度，若分散性泥团或气孔数量不多，影响面积不大，则对混凝土强度的影响有限，可不予处理。

4）集中性气孔

当导管埋人厚度较深，混凝土流动性不足时，间息倒人导管的混凝土会将导管中气体压人混凝土中而无法排出，有时会形成较大的集中性气孔，将影响断面受力面积。

5）桩底沉渣

在灌注前应彻底清孔，若清孔不净，则导致桩底沉渣。对端承桩而言，桩底沉渣过厚会导致桩受力时沉降位移，因此，应进行桩底压浆处理。科技论文。

6）桩头混凝土低强区

在混凝土灌注过程中，封口混凝土或砂浆与水接触，在顶托过程中会混入泥水，因而强度较低，灌注完成后应将其铲除，若未彻底铲除，则形成桩顶低强区。在桥梁桩中，桩顶低强区非但影响承载力，而且当河床变化时很容易被水流冲刷和腐蚀。由于桩顶一般均已露出地面，可用多种方法对混凝土强度进行检测，所以其检测值也可作为全桩混凝土强度超声推算值的校验值。

1.2干孔灌注桩的常见缺陷

干孔灌注时可能出现的常见缺陷有以下几种：

1）混凝土层状离析或断桩

在地下水位较高的地区，常因地下水涌人孔中来不及抽干，浇人的混凝土被水冲刷或浸包，形成层状离析，严重时砂石成层状堆积，水泥浆上浮，形成断桩。科技论文。

2）局部夹泥或“蜂窝”状缺陷

干孔灌注时常因孔壁护筒渗漏，涌人泥水而形成局部夹泥，或灌注时未予捣实，形成“蜂窝”状缺陷。

3）局部严重离析

由于混凝土注入高度超过施工规定，往往形成石子滚到边缘的离析现象，此时，石子集中区易形成“蜂窝”，而砂浆集中区因声速下降而被误判。

4）桩底沉渣

操作工未清孔即浇人混凝土，形成桩底沉渣。

2．灌注桩缺陷无损检测方法

灌注桩的综合质量体现在以下三方面，即承载力、桩的完整性、桩的耐久性，其中承载力因桩体较大用无损方法难以准确测量，而当地下无明显腐蚀性介质而且桩身完整时也未见有因耐久性破坏的报导。所以，完整性是混凝土灌注桩质量的主要指标。科技论文。所谓灌注桩的完整性是指桩身混凝土质量均匀，无全断面断裂及影响断面承载面积或导致钢筋外露的明显缺陷。

混凝土灌注桩的完整性的无损检测方法，目前主要是超声检测法。超声检测法是在桩内预埋若干根平行于桩的纵轴的声测管道，将超声探头通过声测管直接伸人桩身混凝土内部进行逐点、逐段探测，即逐点发射和接收超声脉冲，通过接收信号的声时、波幅、波形等参数，逐点判断混凝土的质量，并分析缺陷向位置、性质和大小。其基本原理是根据超声脉冲穿越被测混凝土时传播时间、传播速度及能量的变化反映缺陷的存在，并估算混凝土的抗压强度和质量均匀性。但由于桩的混凝土灌注条件与上部结构的成型条件完全不同，尤其是水下灌注时差异更大，混凝土的配合比、灌注后的离析程度、声测管的平行度等许多因素，都会严重影响对缺陷的判断和对强度及均匀性的推算，因此，灌注桩的超声检测必须有一套适合其特点的方法和判据，而不能完全延用上部结构检测的现有方法。其基本技术依据是《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T93—95)、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)以及大量研究资料。超声检测法因必须在设计或施工前即列入计划，增加了工程量，但由于它比较直观，可靠，在一些重大工程及大直径灌注桩中得到广泛应用。

3．检测前的准备工作

进行灌注桩完整性超声检测前，除需认真检查检测单位和检测人员的资质、仪器设备的技术状态和预埋声测管外，还应做好下列各项准备：

(一)了解工程概况，认真阅读和分析下列资料：岩土工程勘察资料、基桩设计计算资料及图纸、基桩位置平面图及编号、基桩施工原始记录、混凝土灌注龄期。

(二)确定被检桩的基本原则

当某工程桩量较多，无法逐一检测时，可按一定原则和比例进行抽测，抽测应有代表性，以便确切反映成批桩的质量，受检桩的确定应考虑下列因素：

1）．选择设计方认为重要的桩；

2）．选择施工质量有怀疑的桩；

3）．选择岩土特性复杂，施工难度较大的桩；

4）．选择代表不同施工工艺条件和不同施工单位或班组的桩；

5）．在同类桩随机选取的基础上，宜使被检桩位置均匀分布。

(三)被检桩的抽样数量的基本规定

1）．对于一柱一桩的建筑物或构筑物，全部桩均应进行检测；

2）．非一柱一桩的建筑物或构筑物，应根据上述原则进行抽测，抽取的数量不得少于桩的总数的20％，且不得少于10根。

3）．当抽测不合格的桩数超过抽测数的30%时，应加倍重新抽测。

4）．若加倍抽样复测后仍有抽测数的30%不合格，则该批桩应全数检测。

由于超声检测法需预埋声测管，因此，检测单位应尽早介入，事先提出检测要求，并与设计和施工单位协商确定受检桩数量和桩号。有预埋管的桩数应超过抽样数，以备复检之需，一般有预埋管的桩数可达桩总数的40%左右，某些重要工程则应100％埋管。当需要加倍复测，而又没有足够的埋管桩时，则可用其他检测桩的完整性的方法补足应检桩数量。

4.结语：

保证混凝土灌注桩的综合质量，有助于提高整个建筑工程的质量，但由于灌注桩内部缺陷复杂，有时候用一种方法难以准确检测并给予判定，因此需要相关工程检测技术人员在实际工程中不断摸索总结，同时联合使用多种检测方法，慎重判断。

参考文献

[1]卢杉.无损检测技术及其进展[J].焦作大学学报，2004，1，73～74

[2]焦登文.混凝土无损检测技术应用及发展趋势[J].商品混凝土，2009，2，58～60

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经济高速发展的需求带动道路桥梁的进入了大规模建设期，但是，交通运输业的高速发展与相关基础设施建设相对落后之间的矛盾越来越突出，有相当一部分处于超期服役的状态，人为损坏、老化以及承载力下降等现象十分突出，严重制约与威胁着交通事业的发展与人民群众的生命财产安全。采用高效的检测技术能够让技术人员准确了解道路桥梁的各项性能参数，有利于及时采用相关措施。下文综述了道路桥梁检测的几种技术。

1 超声检测技术

上个世纪50年代，加拿大人切斯曼(Cheesman)与莱斯利(Leslied)以及英国人琼斯(Jons)与加特弗尔德(Gatfield)第一次利用超声脉冲检测技术来进行混凝土的检测，他们共同开创了混凝土超声检测的先河，随后超声检测技术在工程领域得到了广泛地应用。

超声法检测道路桥梁缺陷的基本原理是利用带波形显示功能的超声波检测仪和频率为20-25kHz的声波换能器，测量与分析超声脉冲在道路桥梁中的传播速度(声速)、首波幅度(波幅)、接受信号主频率(主频)等声参数，并根据这些参数及其相对变化，来判定道路桥梁中的缺陷情况。

科学技术的发展使得超声检测仪器从最初笨重的电子管单示波显示型转变为现在的半导体集成化、数字化甚至智能化的轻便仪器。同时，测量参数也更加多元化，从当初的单一声速参数检测发展为现在的声速、波幅以及频率等多参数检测；其检测效果也有了质的飞跃，从最早的定性检测发展为现在的定量检测。

在进行道路桥梁检测时，超声波能够穿透混凝土结构并在其中传播较远的距离，并且使用安全，操作简便。使用超声仪器最为常用的方法就是穿透测法，但是利用该方法进行检测时要求两个相对测试面。因此，这限制了超声检测的应用范围，例如，超声检测技术不适用于隧道中的衬砌、喷射混凝土等结构或者在墙体、路面、跑道、护坡、护坦以及底板等方面。同时需要注意的是，因为是声波穿透检测，其缺陷信号的有效捕捉始终是制约其发展的瓶颈问题。因此，在对于道路桥梁进行检测的过程中，我们通常采用比较多测点测试数据的方式，利用统计概率对数据进行处理，并对缺陷情况进行评估，所以，超声检测技术的直观性非常差，而且为了获得更高的策略精度，通常需要增加多个测点。

2 地质雷达检测技术

地质雷达(又称探地雷达，Ground Penetrating Radar，简称GPR)检测技术是一种高精度、连续无损、经济快速、图像直观的高科技检测技术。它是通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波并接收相应的反射波来判断物体内部异常情况。作为目前精度较高的一种物理探测技术，地质雷达检测技术已广泛应用于工程地质、岩土工程、地基工程、道路桥梁、文物考古、混凝土结构探伤等领域。

地质雷达仪器的构成部分主要包括：控制单元、控制中心（通常是笔记本电脑）、发射天线以及接收天线。探地雷达的工作流程为：①检测人员利用笔记本电脑能够对控制单元发出各种指令；②控制单元在接收到指令之后，可以同时向发射天线与接收天线发出触发信号；③在发射天线触发之后，它能够向地面发射高频脉冲电磁波（通常其频率在几十至几千兆赫之间）；④电磁波在向下传播的过程中会遇到不同电性的目标和界面等，或者当被探位置局域介质不均匀体的时候，部分电磁波便可以被反射回地面，并由接收天线进行接收，接收到的信号会以数据的形式被输送到控制单元，并最终传回到笔记本电脑，以图像的方式显示出来。⑤通过对图像进行处理与分析，就可以了解地下介质的具体分布情况，检测目的便也达到了。

3 声发射法检测技术

声发射法的具体原理是，由于材料内部微观构造不均匀或者存在性质不同的缺陷，局部的应力集中会致使应力分布的不稳定；材料的塑性变形、产生裂缝、裂缝扩展、失稳断裂等一系列过程能够有效完成不稳定高能状态向稳定的低能状态的转化；在整个应力松弛释放的过程中，所释放的部分应变能将会以应力波的形式想四周发射，我们称之为声发射。

以道路桥梁中的混凝土结构为例，它在荷载作用下会产生变形。当这种变形超过设计要求，混凝土结构便会出现裂缝，并通过弹性波的形式释放出应变能（例声能、热能或者光能等）。在对其进行测试的时候，我们可以将声发射感应器放置在待检测部位，通过确定不同位置收到声音的时间差，我们可以明确发生源（即裂缝部位）的具置。通过此种措施，我们可以比较详细、准确地了解道路桥梁的内部变化。同时，分析与研究发声位置之后，裂缝的大小、种类、开裂速度、最大荷变应力都可以得到比较详细地认识。

但是其最大的缺点是进行检测非常容易受各种噪声的影响，进而导致检测精度的幅度下降；然而，该检测方式是利用道路桥梁自身的内部缺陷，因而可以实现连续的动态检测。总体来说，声发射检测技术已经应用较少。

4 冲击回波法检测技术

我国南京水利科学研究院在20世纪80年代末研制成功IES冲击反射系统，并在大型模拟试验板及工程实测实践中取得了成功，使冲击回波法在我国进入实用阶段。冲击回波法的测试原理是仪器通过机械冲击器向物体表面发送短周期应力脉冲波，其中压缩波(P波)在物体内传播过程中，当遇到内部缺陷(如裂缝宽度＞0.03mm)时，波便不能穿透而产生反射，遇到表面边界时也会发生反射，一旦波速确定，且选择正确的冲击器，就可通过单面测试准确地测得裂缝等缺陷的位置和深度，当构件不存在缺陷时则可测得其厚度。

冲击回波法通常为单面反射测试，因此它的测试比较方便和快速，测试结果也比较直观。此方法可以实现“测一点判断一点”，因此曾经广泛地应用于测定道路桥梁的沥青混凝土或者混凝土结构的内部缺陷，但是这种方法由于是单点检测，其检测结果往往不全面，因此实际应用也比较少。

5 红外热像检测技术

红外热像检测技术是指运用红外热像仪探测物体各部分辐射出的红外线能量，根据物体表面的温度场分布状况所形成的热像图，直观地显示材料、结构物及其结合上存在的不连续缺陷的检测技术。它是非接触的无损检测技术，即在技术上可作上下、左右对被测物非接触的连续扫测，因此也称红外扫描测试技术。

红外热像检测技术具有以下优点：①在理论上，其探测器焦距为20cm至无穷远，所以特别适合具有非接触和广视域等特点的大面积无损检测；②该探测器只对红外线响应，因此只要道路桥梁高于绝对零度（显然会高于绝对零度），红外线热像监测技术便可以工作，白天和晚上均可；③当前红外热像仪的温度分辨率已经高达0.1℃，因此检测精度有技术保证；④红外热像仪的可测温度范围在-50℃-2000℃之间，具有非常广阔的探测空间；⑤摄像速度在1帧每秒至30帧每秒之间，静态的常规检测和动态的跟踪探测都适用，检测模式的选择更加灵活。

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a.缺乏科学合理的设计，工程规划不明确。b.桥梁的施工质量较差且没有达到工程设计的要求。c.道路桥梁在实际运营了一段时间后，出现较严重的病害，很大程度上限制了桥梁的承载能。d.工程在建设时期，桥梁的施工质量以及实际运营情况都比较好，但经过一段时间后，仍不能满足承载需求。e.许多特大桥梁的检测工作仍不到位，而这种桥梁还需要较高的检测技术。

2 道路桥梁检测的准备工作

检测即是要根据桥梁的实际情况对其进行评估，因此，在检测前需要全面细致的了解被检测桥梁的各种情况，根据工作要求事先准备好各类试验和检测器具，并做好相关的安排计划。此外，更重要的内容就是收集资料，收集的资料不仅包括设计资料，还包括施工资料以及相关的养护、维修、加固资料。

3 关于道路桥梁检测的几种方法

3.1 外观检查

对道路桥梁进行外观检查可以分析桥梁病害发生的原因，首先要根据桥型确定检查的要点。桥梁的检查要点主要有：跨中的裂缝和挠度、端部的斜裂缝、构建的质量外观以及主梁连接部位的状况等等。拱桥的检查要点有：墩的位移以及拱圈拱顶裂缝等等。桥梁从总体上可分为上部结构、下部结构、附属结构。在梁式桥中，上部结构主要是指主梁；下部结构包括桩、基础与承台、桥台、桥墩等；附属结构包括栏杆、伸缩缝、桥面铺装等。它们每个部位都有自己的受力特征，病害也存在着一些共性，如发现不是常规病害，还应当对其仔细的研究以找出病因。

3.2 内部缺陷检查

混凝土构件中常见的缺陷有裂缝、蜂窝、空洞、剥落、钢筋侵蚀和环境侵蚀等。有些缺陷仅靠外观检查难以发现，还需要借助其他的方法进行检测。目前，常用的无损检测法主要有雷达检测技术和声波检测法。超声波脉冲速度法可检测焊缝、钢材以及混凝土中存在的空洞、裂缝、夹渣、火灾损伤等。

3.3 材料特性检查

现今新工艺的不断发展和桥梁的多样化，致使越来越多的材料运用到桥梁结构中，然而最基本、最广泛使用的是钢筋与混凝土。导致钢筋锈蚀有诸多因素，如混凝土的渗水性、含水量、密实度、碳化深度、保护不足以及缺损等等；反过来，钢筋锈蚀又可促使混凝土进一步破损。这些可通过简单的外观检查或敲击检查即可检测出钢筋锈蚀程度。本文由(建筑论文)整理提供，转载请注明出处！随着时间的推移，混凝土的强度会随之产生一些变化，一些大的桥梁通常以同期的试块来确定强度。而其他一些没有试块的桥梁多采用回弹法、贯入法、超声波法、取芯试验法、断裂法等去检测。其中，回弹法和超声波法以及综合法为非破损检测法，应用非常广泛。

3.4 结构性能状况检测与评价

当桥梁无法获得详细资料时，需要借助动力或静力试验进行检测，从而正确的反应出桥梁结构受力性能状况。常用的结构性能检测方法主要有静力试验和动力试验。传统的无损检测技术，如自然电位测、超声检测、声发射、红外检测、磁试验及振动试验分析等得到了较大的发展，可对桥梁的外观以及部分结构性能进行检测，虽然可以做出较为合理的分析判断，但还是无法全面的反映出桥梁的整体健康状况，对桥梁结构的安全度，剩余寿命等方面也无法做出系统的评估。这时，需要采用比较现实的损伤检测法——局部细化检测和综合整体损伤定位。

4 国内外路桥检测技术的发展

许多国内外学者在路桥试验检测方面取得了一些进展，如强迫振动试验，它可以分析路桥结构模态参数对结构局部变化的影响；用环境振动法对路桥进行自动检测的可能性研究；在车重、车速、路面及支承对路桥模态参数的影响方面也有了研究成果。此外，还开发了各种基于频率、振动曲率、振型、应变振型等改变量的定位技术和损伤检测方法。

目前，国外已积累了比较先进的道路桥梁检测技术，主要有：a.桥面板测系统。这个检测系统包括地面渗透雷达系统和双带远结外热成像系统。b.桥梁测试与健康检测系统。这个系统包括全桥检测的无线电发送，运用分式全球定位系统对桥梁变形进行测量，运用传感器对桥梁的超载系数进行检测等。c.疲劳裂纹检测系统。该系统包括测量桥梁裂纹磁分析仪系统、热成像仪系统、便携式声发射系统以及电磁声发射传感器等。d.锈蚀探测与评估技术。包括埋入式锈蚀微传感器、磁漏探测技术以及以磁为基础的测量系统等。

5 道路桥梁检测技术的发展趋势与展望

道路桥梁检测技术发展至今已经历了三个阶段。第一阶段是以领域专家的感官及专业经验为基础的经验式检测技术，这种方法只能对检测信息作简单的数据处理。第二阶段是以建模处理和信号处理为基础的，运用动态检测技术和传感器技术的现代检测技术，此种方法在工程中得到了广泛的运用。而第三发展阶段则是智能检测技术手段，它是以知识处理为核心，信号处理、数据处理和知识处理相融合的方法，智能化已成为路桥试验检测的主流。根据目前取得的成果，未来大型路桥的检测技术的发展方向主要体现在以下几个方面：a.现代网络技术与实时的检测系统相结合，实现信息网络共享。b.为了更方便、快捷、准确地采集数据，开发以无线通信技术为手段的数据采集系统以及能适用于风荷载、交通荷载、定点测试荷载的传感器最优布设技术。c.建立自动损伤识别系统，将数据处理、测量系统、识别系统一起组装到路桥检测系统中，能够自动识别检测与反馈，达到控制的目的。d.从设计、施工到运营阶段建立完整可靠的数据库，积累大量的知识和经验，并最终建立专家系统。

6 结语

道路桥梁的检测是一项十分复杂且重要的工作，它要求相关工作人员具备非常丰富的实际现场经验，更需要科学的检测技术和系统的理论基础，同时吸收国外先进的路桥检测技术，才能做好道路桥梁的检测工作，从而保证工程的质量。

参考文献

[1]谢中尧.论公路桥梁的检测及技术应用[J].建材与装饰，2008（4）.