桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用

霍东鹏

（北京中交桥宇科技有限公司，北京 100000）

近年来，国内桥梁建设工作迎来了前所未有的发展机遇。其中，桥梁桩基结构形式作为桥梁建设工程的基础结构形式，其质量往往会对桥梁建设工程整体质量产生直接影响。鉴于桥梁桩基结构形式的重要性，工程技术人员主张从多个方面针对桥梁桩基结构形式施工问题进行统筹规划与合理部署，以期可以为桥梁桩基结构形式质量安全提供保障。然而，现场施工面临的不确定因素较多，如施工环境复杂、工程地质特殊等，再加上施工专业技术水平有限，桩基施工过程容易出现质量缺陷问题，如混凝土离析、混凝土强度偏低等。为进一步确保桥梁桩基施工安全，建议工程技术人员利用新兴技术，加强对桩基结构位置的检测管理。

1 桥梁桩基混凝土超声波检测技术原理及内容

桥梁桩基成桩应按照桥梁检测规范内容进行科学检测，其中在桥梁检测规范内容的选择方面应该重点按照静载荷载试验、超声波检测技术等规范内容进行合理应用。一般来说，以超声波检测技术为首的检测技术更加适用于桥梁桩基成桩检测。超声波检测桩基技术的原理是借助超声波在介质中传播质点的弹性振动规律及测试仪器产生的脉冲信号，实现能量转化过程，如发射探头将脉冲能量转化为机械振动能量，再由接收探头将机械振动转化为电磁振动能量。基于此，发射的超声波在经过介质水的作用效果下，会显示到检测仪中，由相关人员完成对曲线数据的研究与分析过程。根据以往的经验来看，工程技术人员可以根据曲线情况完成对桩身混凝土均匀性、缺陷问题等客观判断。需要注意的是，缺陷判断标准主要以波形曲线形态为主。其中，当波形曲线形态呈现出圆滑、主频峰值突出等特点，且第一周期波形并无明显畸形波现象，可以判断该灌注桩无质量缺陷问题。

2 桥梁桩基混凝土超声波检测技术的界定标准

严格按照《公路工程桩基动测技术规程》内容及标准，深入分析当前桩身结构的缺陷程度及波形特点。根据桩身完整程度情况进行合理判断，一般可以从下述4个方面进行划分。

（1）从外观方面进行合理判断，桩身完整且正常应用，在各个声测坡剖面方面侧端声速波幅值明显超出临界值范围。

（2）从外观方面观测出桩身相对完整，虽可以正常使用，但是存在逐渐损坏现象，且某一位置测点声速的波幅值并未超过临界值范围，在波形表现方面也与正常无异。

（3）桩身存在明显缺陷问题，且对桩身的承载能力构成严重威胁。其中，在某一位置的声测剖面方面相继出现波幅值小于临界值的问题，在PSD变化方面表现异常，波形变形问题严重。

（4）桩身缺损问题表现突出，桩身结构承载力严重不足，难以正常使用，且在某一声测剖面位置的表现方面，无论是声色还是波幅值均发生明显变化。波形变形问题极为严重，明显比上述内容严重得多。

3 桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用实践

3.1 应用流程

超声波检测技术利用超声波穿透性强的特点，根据建筑内部反射波情况及波长情况，及时判断相应位置是否存在缺陷问题。在桥梁桩基超声波检测过程，当超声波到达桩基混凝土结构缺陷位置时，超声波会出现散射或者绕射现象，主要表现在接收换能器波幅振动变化明显方面。工程技术人员可以根据这一反馈状态，判断当前桩基混凝土结构位置出现质量隐患问题。在正式检测过程中，技术人员需要严格按照环能器信号及声波波幅变化程度进行缺陷严重程度的判断过程。在此过程中，超声波会根据缺陷位置的变化情况进行合理判断，这样做的主要目的在于及时明确缺陷位置严重程度及大小情况，利于采取相应的方法进行合理解决。

超声波通过缺陷位置时会造成传播路径与相位的变化问题，潜移默化中会对主频形状及频谱现象造成一定影响，容易引起接收信号的波形畸变问题。为规避这一问题，建议工程技术人员可以在此过程中结合低应变检测技术实现对缺陷桩基位置的检测过程。将其结果与超声波检测结果进行严格区分与比较，以确保桩基完整程度有所保障。此外，针对完整混凝土结构状态与缺陷混凝土结构状态进行综合比较，如波幅频谱图差异比较，判断混凝土结构内部存在的缺陷问题。必要时，可以借助超声波分析PSD方法进一步加强对缺陷位置的合理判断，尽量为桥梁桩基工程质量情况及效果提供合理保障。

3.2 应用事项

利用超声波技术检测桥梁桩基结构的过程中，一旦超声波达到桩基混凝土缺陷位置，声波会发生散射或者绕射现象，相应的接收波幅也会发生波动。工程技术人员可以根据上述变化现象进行合理判断，确定缺陷问题性质及大小情况。可以说，超声波技术为桥梁桩基结构检测工作带来了较好的工作效率，非常值得推广与应用。但是任何检测技术都需要一定的检测条件作为支撑，根据以往的实践经验来看，超声波技术若想在桥梁桩基结构检测中获得较好的成果，要求工程技术人员必须注意以下应用事项。

（1）超声波声测管埋设之前必须按照一定的原则及要求进行合理应用，如各声测管之间必须满足平行对称的需要。其中，探头可以满足在声测管内部自由伸缩的条件。与此同时，桥梁声测管埋设根数在很大程度上与桩基直径情况紧密相关，因此在声测管的选择方面，当桩径＜800㎜时，声测管最好铺设2根左右。反之，最好铺设4根及以上。

（2）桩基最好在成桩之后的28d左右再进行超声波检测工作。检测之前，应该针对桩头位置进行开挖处理，待表面抹平之后再进行检测。为进一步达到预期效果，建议工程技术人员可以在其表面铺设水泥砂浆，目的在于确保检测面的平整性。同时，声测管内部必须确保整洁，不得出现残渣问题。一旦发现，必须及时处理。

（3）声测管与钢筋笼的主筋必须确保牢固捆绑效果，尽量避免与主筋焊接在一起的形式。其中，声测管接头位置应该与主钢筋点位置进行焊接处理。在此过程中，工程技术人员应该严格确保声测管的质量安全，最好以铸铁管为原料。与此同时，加强对铸铁管接头焊接质量的关注程度，目的在于确保声测管内部空间足够，换能器可以在声测管内部实现自由伸缩的过程。

4 桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用建议

桥梁桩基混凝土检测工作作为工程施工体系的重要组成部分，要求工程技术人员必须肩负起自身的技术重任，从多个方面针对桥梁桩基混凝土检测问题进行合理分析与技术处理，防止隐患不断扩大，给现场施工质量与安全造成不良影响。应用超声波检测技术的过程中，除了要遵守上述技术原则，现场工程技术人员必须严格恪守自身的技术操作行为，从多个方面针对桥梁混凝土超声波技术的应用问题进行统筹规划与合理部署，以期可以为现场施工质量提供保障。

4.1 严格按照超声波检测技术原理要求，确保桥梁桩基混凝土质量效果

工程技术人员应该严格按照超声波检测技术原理要求，以确保桥梁桩基混凝土质量效果有所保障。在正式检测过程中，技术人员需要严格按照环能器信号及声波波幅变化程度，合理判断缺陷问题的严重程度。在此过程中，技术人员应该根据缺陷位置严重程度及缺陷大小问题进行合理判断，并根据缺陷问题的严重情况，及时采取科学、合理的方法解决。需要注意的是，工程技术人员应该根据检测仪反馈的曲线情况完成对桩身混凝土均匀性、缺陷等问题的客观判断，以期为桥梁桩基混凝土质量效果提供保障。

4.2 严格恪守超声波检测技术行为，合理贯彻与落实检测内容

工程技术人员在应用超声波桩基检测技术的过程中，应从多个方面合理贯彻与落实检测内容，防止技术应用过程中出现风险隐患问题。与此同时，工程技术人员应该肩负起自身的管理重责，合理按照桥梁桩基混凝土超声波检测技术的界定标准，以确保桥梁工程建设质量效果得以达到预期。除此之外，工程技术人员针对检测过程出现的不良问题应该及时解决，以防止隐患问题的反复出现。超声波技术可以适用于超大尺寸混凝土灌注桩的检测，也可以检测桩基混凝土内部的质量缺陷和强度情况，超声波检测技术能够得到某些测线上的混凝土质量信息，利用超声波数据进行统计计算分析，其成像结果是精确可控的。

5 结束语

总而言之，超声波桩基检测技术在应用方面具备检测设备简单、反应迅速、操作简单等优势特点，比较适用于桩基混凝土检测与验收工作。最重要的是，超声波技术可以成功用于尺寸较大的混凝土灌注桩检测工作。可以说，超声波桩基检测技术的出现与应用给桥梁桩基结构检测工作带来了全新动力，如工程技术人员可以根据检测反馈数据，明确当前桩基混凝土结构信息及强度信息等。一旦发现质量隐患问题，现场技术人员可以利用有效的方法措施进行处理，尽可能地为桥梁工程建设质量提供保障。