超声波法在桥梁桩基检测中的应用

玉剑兵

（广西正高工程技术有限公司　广西　南宁　530000）

超声波法在桥梁桩基检测中的应用

玉剑兵

（广西正高工程技术有限公司广西南宁530000）

桩基是桥梁工程的基础，同时具有承载和抗震的重要作用。因此，做好桩基的检测管理工作是评估桩基结构以及整个桥梁工程结构安全的重要保障。本文主要分析了超声波法中透射法的工作原理、透射法在桥梁桩基检测中的具体应用，并对其注意事项进行了探讨，以期能为我国的桥梁工程项目更好的进行建设奠定理论及实践经验基础，促进国家建设事业的稳定发展。

超声波法；桥梁桩基；检测；应用

1　前言

由于桩基施工易受到地质条件、作业管理以及施工工艺等多方面的影响，采用先进的检测技术保证桩基施工质量十分关键。超声波法是现阶段桩基工程中最适宜的一种检测方式，该方法不仅可准确检测到桥梁工程桩基的缺陷部位，并进行准确定位，而且还具有检测深度深和测定范围大的优点，相比较于传统的检测方法，在很大程度上提高了桩基检测的工作效率和质量，十分适用于桥梁工程的桩基检测。

2　超声波法在桥梁桩基检测中的工作原理

按照超声波的接收和传播途径可将超声波分为透射法和回波法两种，由于回波法更加适合在均匀介质中进行使用，比如，检测金属结构等。对于非均质组成桩基而言，当前主要使用透射法实施检测。透射法在桥梁工程的桩基检测工作中主要按照如下原理进行：在混凝土的桥梁桩基中预埋相应的检测管，并在管内注入足量清水后，将超声波设备的发射和接收探头安置在管两侧的部位。当设备发出脉冲后经过所检测桩基时，设备的接收器会进行相关信息的接收，最终得到脉冲穿过桩基的时间、波幅、主频率、波形等相关参数，进而通过分析这些参数，判断桩基的施工质量和存在质量缺陷的具体位置，同时，还可以对混凝土的均匀性以及强度做出评价。

3　采用超声波透射法对桥梁桩基进行质量检测的流程及数据分析

3.1准备工作

3.1.1声测管预埋

采用超声波透射法对桥梁桩基进行质量检测需先进行声测管的预埋，在桩基直径＜1.5m时，通常需要预埋声测管3根，如果桩基直径＞1.5m时，一般需要预埋声测管4根，才能准确的检测出桥梁桩基的施工缺陷情况。其中，所预埋的声测管应该选择使用金属材质，并选择使用螺纹连接方式进行管间的连接工作，声测管的内径至少需要超过换能器外径尺寸为1.5cm。安装声测管时，施工人员可通过使其与钢筋笼共同绑扎的形式进行安装，并于声测管底部实施封闭，为有效避免各种杂物的进入，施工人员需要做好加封口盖的处理工作，其中，管口需要高出桩基的尺寸为30cm。

3.1.2仔细检查仪器设备

进行桩基质量检测所需的主要仪器设备包括：换能器、声波测试仪和显示系统的相关组成等。除此之外，检测人员还需要对超声波透射法的声时的修正值以及检测延迟时间进行确定等。为保证检测工作的顺利开展，做好检测过程中所需设备的检查工作十分重要[1]。

3.2检测流程

接收和发射换能器应于同一标高范围内实施检测，检测按照从管底部起下往上的顺序进行，测量出超声波的波幅、行声时间以及接收波的频率等各个参数，及时记录出现的异常波形，通过斜测、平测、扇形扫测以及双向斜测等模式实施加密测量。如果桥梁的桩基具有几根或者多根声测管，检测人员应该按照两根管为一组的方式对桩基质量进行分组检测。当对每组声测管完成试验检测后，检测人员还需要对整个桥梁桩基实施随机复检，抽检量需要控制为试验检测总量的15％左右[2]。其中：判定原则为：采用以声速、波幅判据为主，结合接受波形的畸变情况、PSD值的变化相结合综合判定。同时，应注意检查数据的合理性：①若其他剖面声速正常，仅一个剖面声速整个明显偏大或偏小，应复核管距数值，或排除仪器系统原因；②有声测管倾斜情况时，应作管斜测距修正。

3.3数据分析及处理

桥梁桩身的缺陷判断主要以超声波产生的声速以及波幅临界值综合PSD判据来判定，具体可利用斜率法进行。首先，按照测线上每个点的声时结果进行深度-声时相应曲线的绘制，并做出声时的临界线，在声时＞临界线时所对应的测点可被判断为异常点。然后，利用深度-声时曲线的相邻测点斜率（K）及相邻声时的差值（Δt）绘制出h-K·Δt曲线（PSD判据）。

式中：di-di-1和ti-ti-1分别表示相邻测点的深度差和声时差。首先依据曲线中出现的突变位置，初步对可能存在质量缺陷的部位进行判定，再综合声速以及波幅情况进行进一步判定。综合分析波幅-深度以及声速-深度两个曲线和临界线情况，当波幅或者声速低于临界点时，该测点异常。最后，依据初步判定的可疑测点的数值大小和分布情况判断出存在质量缺陷的范围和具体位置[3]。为确保数据分析的准确性，应综合观察各声参数～深度曲线及波列图。无异常点时：若曲线规则、波形正常，无明显跳跃变化，应说明检测剖面材料均匀，桩身完整，声速临界值在合理范围，可判完整性Ⅰ类；有异常点时：判断基本上以声速为主。对低于声速临界值的测点或PSD判据中的可疑点，除了看其声速值，也还应看其波幅值也明显偏低。异常点的声速值与正常取值偏差不大时一般不应判为缺陷点。缺陷点的接收波形一般都会有不同程度的畸变，缺陷越严重，畸变越明显。

3.4使用超声波透射法对桥梁桩基进行检测时的主要注意事项

3.4.1注意做好声测管的安装工作

在安装声测管时，施工人员应该采用平行的安装模式，如果安装不平行，会导致检测出的离散系数、均方差、声时值以及平均声速等出现偏离。

3.4.2注意桩基龄期的影响

桩基龄期会对超声波的检测信号以及波形产生很大的影响，在采用超声波透射法对桥梁桩基进行检测时，检测人员应该严格按照规范的要求进行检测，规范要求桩基龄期应该满足14d的情况下才可实施检测，至少也需要满足7d的情况下才能实施检测。如果桩基龄期不满足要求，在进行检测时则会呈现接收信号不强或者是波形严重衰减的问题，进而难以得出准确的检测结果。

3.4.3注意地下水的水位

在对桥梁工程的桩基进行水泥浇筑时，如果桩身出现孔洞，当这一孔洞的位置处于地下水位的下部时，很可能会引发地下水的穿孔问题。由于使用超声波透射法对桥梁桩基进行检测时难以避免水位产生的影响，超声波在穿透缺陷时实际上也穿透了地下水，进而将渗入水的探测值包含于最终的检测结果中，严重影响了检测结果的准确性。在质量缺陷检测范围较小的情况下，也很容易出现漏判的问题。

4　关于超声波透射法检测技术的未来展望

关于超声波透射法检测技术的未来展望，本研究主要考虑了如下几个方面：①对于声测管预埋环节而言，还需要逐渐形成集检测、补强以及加固等措施为一体的更加具有安全性和可靠性的有效途径。②我国当前采用超声波透射法对桥梁桩基进行检测时，主要是通过对波速、频率以及波幅等进行单一指标或者简单组合指标的方式对整个桥梁桩基的整体质量情况进行分析和判断，却忽视了指标综合作用对桥梁桩基评判结果的影响，因此，未来应该根据工程的实际情况，完善和改进数学模型，并对其中的声学参数开展频谱的分析，并用于混凝土混凝土缺陷以及强度的检测工作中，进而减少或者避免误判率。此外，当前判定的桩基础质量检测结果仅处于定性的层面，缺乏定量的分析，需要对此进行更为深入的研究。

5　结束语

综上所述，为保证桩基质量，采用超声波法进行检测十分可行。桥梁工程质量直接关乎到人民的生命和财产安全，任何环节出现问题都会影响到整个桥梁的施工质量。因此，技术人员使用超声波法时，首先应该明确该种检测技术的基本工作原理，并按照相关规范进行操作，通过科学分析数据，提高采用超声波法进行桩基检测的准确度，只有为桥梁桩基工程提供精确的评判依据，才能推动桥梁工程的稳定发展。

[1]马溁.超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用[J].公路与汽运，2014，01（06）：173.

[2]王彪.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，2014，01（06）：132.

[3]谷林峰.超声波法与低应变法在桥梁基桩检测中的综合应用[J].山西建筑，2013，39（21）：170.

U43.15

A

1673-0038（2015）29-0316-02

2015-7-3

玉剑兵（1983-），男，初级，本科，主要从事工程试验检测工作。