浅析声波透射法检测在桥梁桩基检测中的应用

张 跃

(贵州桥梁建设集团有限公司)

1 工程概况

某高速公路第五合同段，起讫里程K5 +960 ～K7 +571.525，标段长度1.61 km。主要工程内容为桥梁与路基，其中主线桥梁长度共604 m，桥梁基础设计类型为钻孔灌注桩。在本工程中，主要采用声波透射法对桩基的完整性以及缺陷的存在进行检测，以此对桩身的情况进行全面的了解。受某建设集团有限公司委托，对该标段桥进行了基桩无损检测。

2 超声波法检测原理

由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内的传播过程中表现的波动特性。当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，将产生波的透射和反射;当混凝土内存在严重胶结缺陷时，将产生波的散射、绕射和波速降低，因而使接收到的透射波能量降低、初至波到达时间延长、频率发生变化及波形产生畸变。通过分析透射波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土结构完整性参数。

3 桩基检测

3.1 检测仪器

采用国内先进的超声波检测仪器RSM－Y7 型超声波检测仪和φ32 mm、40 kHz 双孔式径向换能器。经空气声速测量校验，本仪器的零声时值为12.5。

3.2 检测前的准备工作

(1)安装声测管

①参考相关规定并结合本工程的具体特点，所有桩基均须埋设3Φ50(外径)×2.5 mm 得钢管，管的下端应封闭、上端应加盖。声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置。声测管牢固绑扎(或焊接)在钢筋笼内侧。管顶端宜高出现地面100 mm，检测管之间应相互平行，且平直。检测前用钢筋疏通声测管，以确保检测时，检测探头能正常放至管底，疏通后向检测管内注满清水，封口待检查。声测管应沿桩截面外侧、钢筋笼内侧呈对称形状布置。本工程桩径为1.2 mm。

②在本工程中，声波测量管主要施工的是普通的钢管，其内径大小需要根据工程实际情况进行确定，原则上不能够低于4 cm，工程主要采用的声测管的内径为5 cm。在本工程中，声测管主要采用的连接方式是螺纹进行连接，如果在施工中无法利用螺纹进行连接，可以采用焊接的方式进行连接。在进行焊接施工中，要对钢管的内壁的质量进行严格的控制，要保证其内部的平整。焊接的方法见图3 所示。

③声测管的细部位置必须采用相关措施将其进行封闭，这样做的主要目的是为了保证声测管的下部不会发生漏水的现象。并且在声测管的上部位置需要利用相关物体将其进行遮盖，这样做的主要目的是为了防止一些杂物跑到声测管中，对检测的结果产生一定的影响。

④在进行声测管的布置过程中，要保证声测管进行平均布置，并且将其焊接在固定在钢筋笼的内侧方向。相邻两个声测管之间必须是平行的，保证其定位的准确性。

(2)检测前应准备的资料

检测前应具有下列资料:工程地质资料、基础设计资料、施工原始记录(成孔及灌注记录等)和基桩平面布置图。

(3)混凝土强度要求

在对桩基进行检测的过程中，要对桩基混凝土的强度进行严格的控制，通常不应该低于混凝土设计强度的百分之七十。

3.3 检测步骤

在进行检测的过程中，通常来说分成两个步骤进行。第一步就是利用平测的方法对每一个桩基进行普查，找出出现声波异常的位置。第二步就是对声波异常的位置利用其它比较详细的测量方法，如斜测以及扇形测量的方法进一步对异常的范围进行确定。

4 资料分析及基桩质量评判

根据桩身的各个情况进行综合考虑，可以将桩身的完整性总体分成四个类别，主要包括以下。

Ⅰ类:桩身是比较完整的，所检测到各种数据都是比较正常的。

Ⅱ类:桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。

Ⅲ类:桩身自身具有非常大的缺陷，对桩身结构承载力有影响。

Ⅳ类:桩身存在的缺陷是非常严重的。

5 检测数据分析与判定

①灌注桩的声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，必要时观察和记录波形。

判断依据主要有以下五方面:波速判据、PSD 判据(斜率法判据)、波幅判据、主频判据以及实测声波波形。

②主要以检测到的桩身的声速以及超声波的波幅等产生的异常的程度为依据，并且还需要与检测中出现的超声波的波形发生异常的程度和对桩身斜测的结果进行综合考虑。

③各检测横截面的完整性类别指数K (i )根据各声测线完整性函数I(j，i)值统计分析确定。

④在进行桩身的完整性的种类进行判断是需要根据测试之后所确定的确定的范围以及特征进行确定。

6 结 语

由于桩身存在的各种缺陷(断裂、缩颈、离析、夹泥、空洞等)在时域曲线上表现的形式几乎相同，所以在判断一个桩的完整性的时候，应该结合多种资料进行综合判断。现在桩基检测方法众多，通过超声波法在上述桥梁灌注桩基项目的检测效果可以看出，该方法具有快捷、覆盖面大、定量解释准确等优点，就大型灌注桩桩身质量检测即检测混凝土的连续性、均匀性而言，超声波法是最直观、可靠的一种检测的方法。

［1］曾永军，赵伟封，林江奕.浅谈超声法检测灌注桩的应用［J］.山西建筑，2006，(18):45－46.

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