超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用

玉劍兵

（廣西正高工程技術有限公司　廣西　南寧　530000）

超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用

玉劍兵

（廣西正高工程技術有限公司廣西南寧530000）

樁基是橋梁工程的基礎，同時具有承載和抗震的重要作用。因此，做好樁基的檢測管理工作是評估樁基結構以及整個橋梁工程結構安全的重要保障。本文主要分析了超聲波法中透射法的工作原理、透射法在橋梁樁基檢測中的具體應用，并對其注意事項進行了探討，以期能為我國的橋梁工程項目更好的進行建設奠定理論及實踐經驗基礎，促進國家建設事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

超聲波法；橋梁樁基；檢測；應用

1　前言

由于樁基施工易受到地質條件、作業(yè)管理以及施工工藝等多方面的影響，采用先進的檢測技術保證樁基施工質量十分關鍵。超聲波法是現階段樁基工程中最適宜的一種檢測方式，該方法不僅可準確檢測到橋梁工程樁基的缺陷部位，并進行準確定位，而且還具有檢測深度深和測定范圍大的優(yōu)點，相比較于傳統的檢測方法，在很大程度上提高了樁基檢測的工作效率和質量，十分適用于橋梁工程的樁基檢測。

2　超聲波法在橋梁樁基檢測中的工作原理

按照超聲波的接收和傳播途徑可將超聲波分為透射法和回波法兩種，由于回波法更加適合在均勻介質中進行使用，比如，檢測金屬結構等。對于非均質組成樁基而言，當前主要使用透射法實施檢測。透射法在橋梁工程的樁基檢測工作中主要按照如下原理進行：在混凝土的橋梁樁基中預埋相應的檢測管，并在管內注入足量清水后，將超聲波設備的發(fā)射和接收探頭安置在管兩側的部位。當設備發(fā)出脈沖后經過所檢測樁基時，設備的接收器會進行相關信息的接收，最終得到脈沖穿過樁基的時間、波幅、主頻率、波形等相關參數，進而通過分析這些參數，判斷樁基的施工質量和存在質量缺陷的具體位置，同時，還可以對混凝土的均勻性以及強度做出評價。

3　采用超聲波透射法對橋梁樁基進行質量檢測的流程及數據分析

3.1準備工作

3.1.1聲測管預埋

采用超聲波透射法對橋梁樁基進行質量檢測需先進行聲測管的預埋，在樁基直徑＜1.5m時，通常需要預埋聲測管3根，如果樁基直徑＞1.5m時，一般需要預埋聲測管4根，才能準確的檢測出橋梁樁基的施工缺陷情況。其中，所預埋的聲測管應該選擇使用金屬材質，并選擇使用螺紋連接方式進行管間的連接工作，聲測管的內徑至少需要超過換能器外徑尺寸為1.5cm。安裝聲測管時，施工人員可通過使其與鋼筋籠共同綁扎的形式進行安裝，并于聲測管底部實施封閉，為有效避免各種雜物的進入，施工人員需要做好加封口蓋的處理工作，其中，管口需要高出樁基的尺寸為30cm。

3.1.2仔細檢查儀器設備

進行樁基質量檢測所需的主要儀器設備包括：換能器、聲波測試儀和顯示系統的相關組成等。除此之外，檢測人員還需要對超聲波透射法的聲時的修正值以及檢測延遲時間進行確定等。為保證檢測工作的順利開展，做好檢測過程中所需設備的檢查工作十分重要[1]。

3.2檢測流程

接收和發(fā)射換能器應于同一標高范圍內實施檢測，檢測按照從管底部起下往上的順序進行，測量出超聲波的波幅、行聲時間以及接收波的頻率等各個參數，及時記錄出現的異常波形，通過斜測、平測、扇形掃測以及雙向斜測等模式實施加密測量。如果橋梁的樁基具有幾根或者多根聲測管，檢測人員應該按照兩根管為一組的方式對樁基質量進行分組檢測。當對每組聲測管完成試驗檢測后，檢測人員還需要對整個橋梁樁基實施隨機復檢，抽檢量需要控制為試驗檢測總量的15％左右[2]。其中：判定原則為：采用以聲速、波幅判據為主，結合接受波形的畸變情況、PSD值的變化相結合綜合判定。同時，應注意檢查數據的合理性：①若其他剖面聲速正常，僅一個剖面聲速整個明顯偏大或偏小，應復核管距數值，或排除儀器系統原因；②有聲測管傾斜情況時，應作管斜測距修正。

3.3數據分析及處理

橋梁樁身的缺陷判斷主要以超聲波產生的聲速以及波幅臨界值綜合PSD判據來判定，具體可利用斜率法進行。首先，按照測線上每個點的聲時結果進行深度-聲時相應曲線的繪制，并做出聲時的臨界線，在聲時＞臨界線時所對應的測點可被判斷為異常點。然后，利用深度-聲時曲線的相鄰測點斜率（K）及相鄰聲時的差值（Δt）繪制出h-K·Δt曲線（PSD判據）。

式中：di-di-1和ti-ti-1分別表示相鄰測點的深度差和聲時差。首先依據曲線中出現的突變位置，初步對可能存在質量缺陷的部位進行判定，再綜合聲速以及波幅情況進行進一步判定。綜合分析波幅-深度以及聲速-深度兩個曲線和臨界線情況，當波幅或者聲速低于臨界點時，該測點異常。最后，依據初步判定的可疑測點的數值大小和分布情況判斷出存在質量缺陷的范圍和具體位置[3]。為確保數據分析的準確性，應綜合觀察各聲參數～深度曲線及波列圖。無異常點時：若曲線規(guī)則、波形正常，無明顯跳躍變化，應說明檢測剖面材料均勻，樁身完整，聲速臨界值在合理范圍，可判完整性Ⅰ類；有異常點時：判斷基本上以聲速為主。對低于聲速臨界值的測點或PSD判據中的可疑點，除了看其聲速值，也還應看其波幅值也明顯偏低。異常點的聲速值與正常取值偏差不大時一般不應判為缺陷點。缺陷點的接收波形一般都會有不同程度的畸變，缺陷越嚴重，畸變越明顯。

3.4使用超聲波透射法對橋梁樁基進行檢測時的主要注意事項

3.4.1注意做好聲測管的安裝工作

在安裝聲測管時，施工人員應該采用平行的安裝模式，如果安裝不平行，會導致檢測出的離散系數、均方差、聲時值以及平均聲速等出現偏離。

3.4.2注意樁基齡期的影響

樁基齡期會對超聲波的檢測信號以及波形產生很大的影響，在采用超聲波透射法對橋梁樁基進行檢測時，檢測人員應該嚴格按照規(guī)范的要求進行檢測，規(guī)范要求樁基齡期應該滿足14d的情況下才可實施檢測，至少也需要滿足7d的情況下才能實施檢測。如果樁基齡期不滿足要求，在進行檢測時則會呈現接收信號不強或者是波形嚴重衰減的問題，進而難以得出準確的檢測結果。

3.4.3注意地下水的水位

在對橋梁工程的樁基進行水泥澆筑時，如果樁身出現孔洞，當這一孔洞的位置處于地下水位的下部時，很可能會引發(fā)地下水的穿孔問題。由于使用超聲波透射法對橋梁樁基進行檢測時難以避免水位產生的影響，超聲波在穿透缺陷時實際上也穿透了地下水，進而將滲入水的探測值包含于最終的檢測結果中，嚴重影響了檢測結果的準確性。在質量缺陷檢測范圍較小的情況下，也很容易出現漏判的問題。

4　關于超聲波透射法檢測技術的未來展望

關于超聲波透射法檢測技術的未來展望，本研究主要考慮了如下幾個方面：①對于聲測管預埋環(huán)節(jié)而言，還需要逐漸形成集檢測、補強以及加固等措施為一體的更加具有安全性和可靠性的有效途徑。②我國當前采用超聲波透射法對橋梁樁基進行檢測時，主要是通過對波速、頻率以及波幅等進行單一指標或者簡單組合指標的方式對整個橋梁樁基的整體質量情況進行分析和判斷，卻忽視了指標綜合作用對橋梁樁基評判結果的影響，因此，未來應該根據工程的實際情況，完善和改進數學模型，并對其中的聲學參數開展頻譜的分析，并用于混凝土混凝土缺陷以及強度的檢測工作中，進而減少或者避免誤判率。此外，當前判定的樁基礎質量檢測結果僅處于定性的層面，缺乏定量的分析，需要對此進行更為深入的研究。

5　結束語

綜上所述，為保證樁基質量，采用超聲波法進行檢測十分可行。橋梁工程質量直接關乎到人民的生命和財產安全，任何環(huán)節(jié)出現問題都會影響到整個橋梁的施工質量。因此，技術人員使用超聲波法時，首先應該明確該種檢測技術的基本工作原理，并按照相關規(guī)范進行操作，通過科學分析數據，提高采用超聲波法進行樁基檢測的準確度，只有為橋梁樁基工程提供精確的評判依據，才能推動橋梁工程的穩(wěn)定發(fā)展。

[1]馬溁.超聲波透射法在橋梁樁基完整性檢測中的應用[J].公路與汽運，2014，01（06）：173.

[2]王彪.超聲波法和低應變法在橋梁基樁檢測中的應用探析[J].黑龍江交通科技，2014，01（06）：132.

[3]谷林峰.超聲波法與低應變法在橋梁基樁檢測中的綜合應用[J].山西建筑，2013，39（21）：170.

U43.15

A

1673-0038（2015）29-0316-02

2015-7-3

玉劍兵（1983-），男，初級，本科，主要從事工程試驗檢測工作。