王濤

【摘 要】本文首先闡述了層析成像技術(shù)及原理，分析了該技術(shù)的施工工藝，并結(jié)合實(shí)際施工情況，討論了層析成像在樁基測量中的實(shí)際應(yīng)用，希望對相關(guān)研究領(lǐng)域提供幫助。

【關(guān)鍵詞】層析成像；樁基檢測；像素；超聲波

近些年來，我的建筑行業(yè)呈現(xiàn)出了跨越式的發(fā)展趨勢，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。由于樁基是工程建設(shè)中的重要組成部分，其施工質(zhì)量的好壞對整個(gè)工程項(xiàng)目產(chǎn)生直接影響。但是由于基樁施工較為復(fù)雜，施工難度也較大，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。而層析成像作為一種現(xiàn)代化的檢測技術(shù)，具有多種優(yōu)勢，因而為了提高其施工質(zhì)量，需要對層析成像技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用分析。

一、層析成像技術(shù)及原理

（一）層析成像技術(shù)概念

人們好奇心促進(jìn)了自然科學(xué)的發(fā)展，但是由于物體內(nèi)部不可清晰呈現(xiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題是自然科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)難題。在科學(xué)技術(shù)的助推下，電子顯微鏡與高倍望眼鏡的出現(xiàn)大大的拓寬了人們的視野，使人們能夠看見更為微小和遙遠(yuǎn)的物體。但是人們卻只能對物體的表面進(jìn)行觀察，而卻不能很好的了解與掌握其內(nèi)部構(gòu)造及相關(guān)問題。為了滿足人們工作需要和科研需求，需要一種能夠解決不可見物體的內(nèi)部成像問題的技術(shù)，即層析成像技術(shù)，被簡稱為CT技術(shù)。概括而言，層析成像技術(shù)就是應(yīng)用在不可見無物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像的一種技術(shù)。

（二）層析成像技術(shù)原理

層析成像技術(shù)的原理是建立在投影技術(shù)基礎(chǔ)之上，首先需要選擇一個(gè)理想化的射線源，進(jìn)而會發(fā)射出極細(xì)的X射線，并在其對面位置當(dāng)放置一個(gè)檢測器（X射線與檢測器的位置如圖1所示）。測量出射線發(fā)出時(shí)的強(qiáng)度及當(dāng)遇到物體衰減以后到達(dá)檢測器時(shí)的強(qiáng)度。之后，再把射線源和探測器在同一個(gè)觀測平面內(nèi)移動(dòng)相同的布數(shù)。在這個(gè)過程中，每移動(dòng)一步就進(jìn)行一次測量，這樣循環(huán)反復(fù)就會得到一組數(shù)據(jù)。

圖1 發(fā)射源與檢測器位置示意圖

二、層析成像工藝流程

（一）選擇射線

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，經(jīng)常會應(yīng)用到X射線，而在工程項(xiàng)目的基樁檢測中，則會選取超聲波形式的射線。因而我們要了解超聲波的特點(diǎn)。正常情況下，超聲波具有以下幾個(gè)特性，在介質(zhì)中進(jìn)行傳播時(shí)，時(shí)常會遇到界面，進(jìn)而會發(fā)生反射；超聲波的指向越好，其頻率越高；超聲波的傳播能量比較大，穿透力較強(qiáng)，可以適合多種材料；超聲波在液體和固體中的衰減比在空氣中衰減??；另外，超聲波就散射和阻抗等特性，因而可以獲得更多的信息。

（二）超聲波接受

我們知道，聲波是彈性介質(zhì)中的一種機(jī)械波。人們所能聽到聲波的頻率范圍是20～2xl了Hz，這種波也被稱為可聞聲波。正常情況下，超聲波和聲波具有相同的傳播速度，由于其具有波長短、頻率高及穿透性強(qiáng)等特性，因而在測量中的應(yīng)用頻率較高。

（三）混泥土參數(shù)測量

（1）聲速測量

現(xiàn)階段，在樁基檢測中，經(jīng)常會需要用到振幅、波速、波形及頻率等聲學(xué)參數(shù)。在對這些參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，可以采用聲速的測量方法。由于聲速值能用來推算混凝土的強(qiáng)度，并對其裂縫嗯哼內(nèi)部缺陷進(jìn)行探測，此外還能夠?qū)炷恋膹椥詤?shù)進(jìn)行計(jì)算，因而在采用該方法進(jìn)行測量時(shí)，需要滿足不同的精度要求。我們知道，混凝土的強(qiáng)度和聲速之間具有特定的關(guān)系，而采用超聲測量方式對混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行測量時(shí)，首先就需要建立起聲速和混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系，之后用混凝土的聲速來推算混凝土的強(qiáng)度。

（2）聲時(shí)測讀

正常情況下，我們在工程中使用的超聲儀都是以50Hz（或1OOHz）的重復(fù)頻率產(chǎn)生高壓電脈沖去激勵(lì)發(fā)射換能器，發(fā)射換能器可以重復(fù)不斷的發(fā)射出特定的超聲脈沖波。當(dāng)超聲波在混凝土中傳播以后，就會被接收換能器來接受，并將接收到的信號轉(zhuǎn)化成了電信號以后再送回到超聲儀中，經(jīng)過放大處理以后，就能夠在屏幕上顯示出來。由于超聲儀在發(fā)射超聲波的時(shí)候，不斷采樣并顯示（或同步重復(fù)掃描），這樣就會使接收的波形穩(wěn)定的顯示在相應(yīng)的屏幕區(qū)域上，下圖為屏幕上顯示出的波形。

圖2 屏幕上顯示出的波形

（四）實(shí)施檢測

（1）安裝聲測管

聲測管主要是預(yù)留出來一種聲波換能器的通道，通常情況下都需在灌注樁中進(jìn)行預(yù)先埋設(shè)。在正常的操作中，需要把聲測管

在鋼筋籠架立筋的內(nèi)部進(jìn)行固定，沿著鋼筋籠的一段沉入到樁孔中，之后需要對混凝土澆注。在安裝聲測管時(shí)，要格外注意，要保證其聯(lián)結(jié)牢固，密封質(zhì)量要好，確保不漏水。

并要保證其平整度，每個(gè)管之間呈現(xiàn)平行狀態(tài)，管內(nèi)部不能殘留雜物，保證期通暢度。

（2）數(shù)據(jù)采集

在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常使用的超聲檢測方法，是需要對預(yù)先埋的棍凝土樁進(jìn)行檢測，如果出現(xiàn)異常情況時(shí)，需要明確出現(xiàn)異常的部位，例如在樁身44.3一47.6m的范圍內(nèi)，超聲儀顯示出超聲波在混凝土介質(zhì)中的傳播速度比其他位置低，因而需要對該位置進(jìn)行記錄。接下來再用CT掃描方法，對這個(gè)部位的樁身再次進(jìn)行加密性的測量，同時(shí)你要對每次斜測過程中超聲波在兩個(gè)換能器間的時(shí)間進(jìn)行記錄。

三、層析成像在樁基測量中的實(shí)際應(yīng)用

為了對層析成像技術(shù)在混凝土基樁中的檢測可行性與實(shí)用性進(jìn)行分析，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集與分析，下文將以具有代表性的樁基為例，對對層析成像技術(shù)進(jìn)行分析。

（一）準(zhǔn)備工作

為了對層析成像技術(shù)進(jìn)行更好的分析，首先需要對施工和基樁的基本情況進(jìn)行了解，詳細(xì)掌握基樁的類型、標(biāo)高、地址條件、設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝等情況，并對檢測中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行推斷，并制定出解決方案。其次要把伸出樁頂?shù)穆暅y管按照統(tǒng)一標(biāo)高進(jìn)行切割，測量出管口的標(biāo)高，并以此為計(jì)算測量的基礎(chǔ)。再次需要將管內(nèi)注水，并封口。最后用一段直徑與換能器略同的圓鋼作疏通吊錘檢查聲測管的通暢情況，同時(shí)用卷尺測量樁與管之間的距離。

（二）測量結(jié)果分析

通過超聲CT掃描，得到了相應(yīng)的圖像，從中可以清楚地看到測區(qū)域內(nèi)的混凝土的質(zhì)量分布情況。在測量前大家所懷疑混凝土存在質(zhì)量問題，實(shí)際上并不是如此，而是質(zhì)量非常好。處了底部出現(xiàn)了15cm左右的沉渣外，其他部位都正常，樁中心的混凝土質(zhì)量也能滿足檢測要求。

結(jié)束語：

層析成像作為一種現(xiàn)代化的檢測技術(shù)，具有多種優(yōu)勢，我們要給予高度重視。我們要繼續(xù)加強(qiáng)對層析成像技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用研究，加強(qiáng)基樁檢測，保證其施工質(zhì)量。

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