声波透射法结合钻芯法在桥梁桩基检测中的应用

张洋

摘要：本文结合建筑工程实例，对声波透射法与透射法进行对比，总结两种方法内部存在的缺陷，提出全新的优化办法，进一步提高建筑工程整体质量，最大程度上减少检测过程中的失误、漏判等问题，提高建筑检测的标准性，以此来满足桥梁桩基要求。

关键词：声波透射法;钻芯法;桥梁;桩基检测

一、声波透射法基本原理

声波透射法是利用物质之间的声波发射差异性原理，对桥梁桩基发射一定的弹射频率，分析其中的接收信号与回弹信号，确定岩土介质结构之间是否存在缺陷的检测方法。若桥梁桩基存在夹层或断裂问题，声波回弹将会逐渐衰减或产生异响，声波回弹时间也会增加，波速也会减少，波形产生“畸形变化”。利用特殊仪器采集回弹声波变化，可以针对混凝土基桩内部状态进行分析，判断桥梁桩基内部存在的缺陷信息，保障后续工作能够正常开展。

二、钻芯法的基本原理

钻芯法的应用方法相较于声波透射法而言更加复杂，但是得到的结果则更为精准，该方法使用液压高速钻机对某一位置进行“取证”，分析桥梁桩基存在的问题，并搭配水、孔口管、扶正器、采集器、扩孔器对钻心中间进行取土，检测混凝土灌注桩的桩长、强度、厚度与完整性。在一般情况下，建筑团队若利用声波透射法发现桥梁桩基存在问题后，则需要利用钻芯法进行确定，进一步确定桥梁桩基存在的问题。

三、各类操作实例

实例1

笔者曾经参加过宜宾横楼大桥建设项目，该项目的地质情况是从上至下都为0～5m的地表土，5～10米都为粉质黏土，10～22米都为泥岩，机械旋挖桩基直径为3000mm，其中一个名称为028#的桩基在使用声波透射法检测时，发现其中存在一定的问题。该桥梁桩基自身混凝土强度为C30，设计要求其持力层为微风化泥层，施工规范要求需要掩埋4根声测管，声波检测该桥梁桩基中的左右、上下四个剖面底部都存在异常回响，最终利用钻芯法验证，桥梁桩基底部存在7.70～8.70米的混凝土凝结不良问题发生，为此，建筑团队采用构建法，对问题位置进行适当修复。

实例2

笔者曾经参与过安边-水富铁路大桥项目建设检测工作，该项目地质情况为0～4米地表土，4～10米的黄土层，10～15米泥岩，在设计阶段将桥梁桩基直径设为5000mm，并根据当地政府要求，将混凝土强度调高至C30标准左右，而建设要求是桩底持力层要到达到中风化泥岩，提前预铺2根声测管，声波检测过程中发现桩基底部出现8.5～11.0m波幅的波动异常，因此，檢测人员采用钻芯法对桥梁桩基进行取样，对其质量进行科学、合理的控制。

四、声波透射法结合钻芯法在桥梁桩基检测中的实际操作方法

（一）钻芯法的实际操作方法

在使用声波透射法时，往往需要预埋直径不小于200mm，厚度高于4mm左右的钢管，使其能够与基桩底部相互持平1～2m的位置，而且需要对预埋管进行适当的封闭，在上端顶部加设顶盖，避免管腔内部出现异物，而且在预埋管要高于桥梁桩基1～2米左右，严禁工作人员对预埋钢管进行破坏或使用，采用科学、合理的方式对其进行固定，使其能够接受流水长时间的冲击。由于桥梁建筑环境十分复杂，且不能进行大面积干燥施工，而预埋管的钻具就可以达到2m以上，更有甚者可以到达5m，而预埋管必须与桥梁桩基必须保持垂直，若预埋出现不垂直问题，声波探测将无法达到指定位置。为了避免这种问题的发生，桥梁建筑施工团队需要石永红钢筋笼或移动式垫块，对预埋管进行焊接固定，进而保障预埋管件的基本状态。在完成预埋管后，钻芯法的起钻点将会变成预埋管的底部，可以就相关缺陷进行科学、合理的验证，最终验证、取样结果更加精准，避免钻芯法取样结果与声波检测法最终结果相差过大，有效针对桥梁桩底沉渣与持力层缺乏稳定、真实数据的情况。值得注意的是，针对长度较大桩基（超过20m） ，在钻芯法施工过程中难免会出现偏差问题，而部分液压钻头也无法突破持力层，这时测试人员要根据实际状况对测试结构进行修正，而最不利的情况可以将相关测试数值提高15%，若测试出的数据与实际设计数据不想持平，那么液压钻头应该操出预定的范围。针对这种问题，桥梁桩基测试团队需要重新采购高强度钻头，并对预埋管状态进行检测，在完成初步判断后，再次进行测试检验。桥梁建设建筑团队管理人员在开展建筑施工项目之前，就应该对桥梁桩基测试工作有所准备，做好相关准备工作，并与测试人员提前完成技术交底工作，促使基层施工人员能够重视相关工作，使其能够完成预期准备工作。

（二）声波透射法的实际操作方法

声波透射法与雷达声呐原理基本一致，采用高频率超声波发射器，对桥梁桩基进行脉冲冲击，并对发射声波进行收集处理。若桥梁桩基不存在组断面或破损面，那么超声波将会反射折透性声波，而回声波段也会逐渐减弱。但是桥梁桩基内部出现建筑缺陷或孔洞、断层、蜂窝等问题，则声波会发生散射现象，而检测人员则可以根据声波的表现对桥梁桩基状态进行分析，得出理想化的问题分析结果。而随着科学技术的持续进步，很多军用设备逐渐民用化，部分先进的声透设备完全可以根据回声捕捉形成3D图像，让工作人员能够对相关内容进行细致分析，通过声波就可以达到理想的检测效果，但是适用于桥梁的环境问题，水流会在很大程度上冲击声波回声，因此，检测人员需要跟随建筑团队在施工过程中预埋声测管，并将两个声测管为一组，一个专门放出声音、另一个专门接收声音，降低流水对于声音的稀释作用。声波透射法的主要优点有以下几点：其一，声波投射具有较高的准确性，可以对桥梁桩基进行系统的检测，在很大程度上能对混凝土强度进行测试。而这些优点与声音自身特点有着直接的关系，为了能够达到理想的测试结果，测试人员要做好相关准备工作，以此来达到理想的测试效果。其二，声波透射法使用成本较低，测试结果迅速。根据笔者多年参与桥梁桩基测试经验来看，在完成准备工作后，测试人员首次使用声波投射方法时间可以控制30分钟到45分钟左右可以得到第一批数据，若继续测试那么测试时间可能会逐步缩短，数据平均值也会趋于平衡，而相较于声波投射方法相比钻芯法则需要2

～3天时间完成首次检测工作。而声波透射法的缺点也较为明显：其一，声测管容易发生堵塞问题，难以对桥梁桩基底部进行沉渣与持力层进行检测。在声波投射法时需要进行声测管铺设工作，而声测管必须要保证干净整洁，无堵塞，而这对于河流区域管路铺设较为困难，而钻芯法铺设的预埋管即使有一定的堵塞，在取样时也可以处理，而声波投射法则不行。其二，河流区域地下情况十分复杂，且由于建筑施工人员的干涉，导致声波透射法最终结果可能存在偏差问题。河流区域与陆地区域有着较大的差异性在于河流区域表土层，而到达凝土层情况将会变得相对稳定。但是在很多情况下，测试过程无法进行控制，声波透射法也会受到一定程度的影响。

结束语：

总而言之，无论是钻芯法或是声波透射法，都是桥梁建设过程中，检测桩基的有效方法，二者之间可以相互弥补、相互补充，打破传统桩基单项检测方式，让检测结果更具科学性与合理性，保障建筑桥梁整体质量能够符合人民群众的实际使用需求。同时，建筑施工团队在使用声波投射方与钻芯法时，一定要做好相关准备工作，创造良好的桥梁桩基测试条件。

参考文献：

[1]马驰.声波透射法结合钻芯法检测灌注桩桩身完整性的应用[J].建材与装饰，2020， No.603（06）：237-238.

[2]刘欢.声波透射法与钻芯法在桩基检测中的应用[J].交通世界，2020，No.550（28）：126-127.

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