探討樁基檢測中橋梁混凝土超聲波檢測技術的應用

龍建旭

（貴州交通職業技術學院，貴州 貴陽 550001）

基于我國的地理形勢和發展情境，在橋梁工程的建設中經常運用的基礎形式就是樁基結構。樁基結構有著強度高、穩定性好以及抗震能力強的優點，在橋梁的使用過程中能夠有效地將橋梁上部所受到的各種荷載傳遞到下部持力層中去，能夠有效緩解橋梁因受到荷載而導致的基礎沉降的問題。但是目前來看，橋梁樁基部分的施工質量受到外界環境、地質條件、施工水平以及所選擇的工藝等各方面因素的影響，在施工的過程中混凝土極易出現頸縮、離析、斷裂等問題，因此橋梁樁基中混凝土檢測成為當下橋梁工程施工中的重點內容。

1 超聲法在橋梁樁基混凝土檢測中的原理

在現有的橋梁樁基混凝土檢測方法中，超聲法由于檢測方便、快捷，是最為常用的方法之一，運用超聲法對橋梁樁基的檢測原理是：超聲檢測儀內部具有一個超聲脈沖波的發射源，在對混凝土進行檢測時能夠像混凝土內部發射出高頻率的彈性脈沖聲波，同時在超聲檢測儀中還設置有精度非常高的聲波接收系統，這一系統能夠準確地記錄高頻脈沖波在樁基混凝土內部的傳播過程所展現出來的脈動特性。一般來說脈沖波的波動特性都是非常規律的，但是如果在混凝土內部存在不連續的截面或者損壞的截面時，混凝土內部的缺陷就會對脈沖波造成阻抗的影響，使得原本規律的脈沖波在到達該截面時會發生反射和投射，至使聲波接收系統接收到的脈沖波呈現出不規律、能量偏低的特點。如果是混凝土內部存在著嚴重的蜂窩麻面、松散孔洞問題時，混凝土的破損部分會對脈沖波造成更大的影響，使得脈沖波發生更加明顯的反射和投射。工作人員在使用超聲檢測儀時，根據聲波接收系統所表現出來的聲波的初始時間和接收時間、波形的變化、頻率的變化以及聲波能量的衰減特點等特點，能夠計算出檢測區域內混凝土的密實程度。一般在一個樁基結構構件上會檢測不同的側面以及不同的高度，根據不同區域內聲波不同的特點，對這些數據加以分析就能夠了解混凝土構件中存在缺陷的位置、大小以及具體是哪一種缺陷。混凝土是由水泥組成的膠凝材料，摻入了水、砂石以及一些外加劑，是一種多相非勻質體，因此超聲波在正常的混凝土中傳播時，它的傳播速度是處在一定范圍內的，如果在傳播的過程中遇到了裂縫、斷裂、密實度有差異或者夾泥等問題，聲波就要選擇一條沒有缺陷的路徑或者在傳播速度更慢的介質中傳播，那么在接收系統上就會看聲波的傳播時間加長，超聲波的速度降低、聲波的波幅降低、聲波發生衰減并且波形就會出現改變。操作人員正是根據這些波形參數的變化，來對橋梁樁身混凝土的質量進行分析。

2 超聲法在橋梁樁基混凝土檢測中的應用

運用超聲波法對混凝土進行檢測時，首先要做好以下兩點準備工作。首先操作人員要在混凝土構建中預埋聲測管，一般對于樁徑小于1.5米的樁基，要在樁內埋設三根聲測管，而對于樁徑大于1.5米的樁基，為了能夠檢測到每個部分，一般要在樁內設置四根聲測管。聲測管的材質一般采用金屬的聲測管，聲測管之間用螺紋進行連接。在選擇聲測管的直徑時，應當考慮大于換能器外部直徑1.5厘米。操作人員在埋設聲測管時應當和鋼筋籠一起進行綁扎，在設置聲測管的地方要采取封閉措施，而且聲測管的管口要比樁基高30厘米并設置封口管，避免在灌注混凝土時有雜物進入聲測管。在開始對樁基進行檢測前，操作人員應當對超聲檢測儀進行檢查，確定在通電后儀器能夠正常使用。超聲檢測儀器主要包括換能器、聲波檢測儀以及顯示系統。同時，操作人員還要記得對超聲檢測的延遲時間以及超聲波傳播時間的修正值進行檢驗。

在完成以上全部準備工作后才能夠開始樁身的檢測工程。首先，操作人員要在扶正器上安裝好換能器以及用于接收換能器，隨后將扶正器放置在預先設置在樁身中的聲測管中，并且保證扶正器能夠在聲測管中自然地進行上升和下降。在開始檢測之前，操作人員要對超聲檢測儀上的具體參數進行調整，從而讓接收到的超聲波信號具有比較高的信噪比，從而有效避免噪音的干擾，使得波幅能夠更好地在顯示器中展現出來。在對樁身進行檢測時，要以0.2米或0.5米為檢測單位，安排測點之間的間距，如果在檢測的過程中發現某一部分所得到的超聲波特性有很大變化，則應當在該點附近增加更多地測點，從而對混凝土缺陷更好地進行檢測。與此同時，操作人員應注意盡可能地將發射換能器和接收換能器放置在同一高度的位置或者是相差高度為定值的位置，避免因高差的變化而對檢測結果造成影響。在檢測的過程中，一般是采用從聲測管的下部逐漸向上進行檢測，操作人員要密切關注在不同測點中超聲波傳播時間、聲波頻率、波幅等參數的變化，對于一些有異常特點的波形要迅速進行記錄，隨后對這一區域進行更多測點的測量，可以采用平測、斜測、扇形掃測或者雙向斜測的方法進行檢測。樁基中一般有很多根聲測管，那么操作人員應當將兩根聲測管作為一組，對樁基混凝土的質量進行分組檢測。

在檢測完樁基內的每一根聲測管之后，為了提高檢測結果的準確性，操作人員要對樁基隨即抽取，進行重復檢測，一般在實際工程中重復檢測的樁基數量應當控制在全部檢測樁基的10%到20%之間。對于重復檢測的結果，操作人員應當盡可能確保二者聲波傳播實踐的相對標準差處于5%的范圍之內，而聲波波幅的相對標準差則處于10%的范圍之內。如果同一根聲測管的兩組檢測結果出現了較大出入，那么操作人員要及時對出現異常的區域進行重復檢測，直到得到符合要求的數據為止，從而保證樁基混凝土質量檢測的準確性。

3 運用超聲法檢測樁基混凝土時的注意要點

為了在超聲波檢測混凝土時取得準確的檢測結果，操作人員在檢測時應當注意以下要點：1）在埋設超聲波聲測管時要注意確保每個聲測管都彼此相互平行而且對稱，并確保探頭能夠在聲測管之中順暢地同時伸縮。對于樁徑小于800毫米的樁基，要設置兩根聲測管；對于樁徑大于1600毫米的樁基，要設置四根以上的聲測管；而對樁基處于800-1600毫米之間的樁基，一般要設置三根聲測管。2）在樁基混凝土澆筑并養護28天之后強度完全形成之后才對樁基混凝土進行檢測。首先要對樁頭位置進行開挖從而去掉樁頭，將樁身表面打磨平整之后才能開始檢測，可以借助在表面上加水泥砂漿來加強測面的平整。一般去樁頭時要注意保護樁身內的聲測管，同時避免雜物、殘渣落入聲測管內部，不能向聲測管中注入水泥砂漿，以免后續探頭無法伸入聲測管中。3）在對超聲波檢測儀采集到的波形頻譜進行分析時，操作人員要對各個聲波頻率分量的波形幅度進行分析，找出其中幅度最大的即為主頻率。在對波形頻譜進行分析時要對不同的波形長度進行截取，從而獲得不同的頻率曲線。同時，在對頻譜曲線進行分析的時候，操作人員要將分辨率和漏波加入到考慮范圍內，考慮這些因素對檢測精度的影響，同時還要對疊加波形對檢測精度的影響加以考慮。4）在監測的過程中，操作人員要盡可能一次性獲得波形的頻譜特性，在對測區進行宣策時要注意橋梁樁身測區選擇的合理性，使其均勻地分布在樁身上，從而保證超聲波頻譜分析的準確性，盡可能地減少對頻域準確性和時域準確性的影響。

總而言之，隨著交通運輸行業的發展，對橋梁工程施工質量的要求越來越高，而橋梁的樁基對于橋梁強度、穩定性有著非常重要的影響，因此在樁基施工完成之前對樁基混凝土的強度和密實程度進行檢測是非常有必要的。運用超聲波法對樁基混凝土進行檢測，由于其運用的是樁身內的預埋聲測管，因此不會對樁身造成影響，同時這種方法操作便捷、技術可靠，能夠準確地反映出樁基混凝土的實際情況，能夠幫助提高樁基混凝土檢測的質量和效率。