超声波在路桥基桩检测中的优势体现

赵文贤　吴昊

摘 要：随着我国工程建设领域和科学技术不断发展，越来越多的路桥工程建设为人们生活带来了极大的便利。基桩是路桥工程的重要构成部分，其施工质量直接影响到整个路桥工程的稳定性和安全性，甚至对人们的安全和社会的发展产生影响。因此，如何对基桩进行有效的检测已经成为亟待解决的重要问题。文章阐述了超声波检测技术的基本原理、施工工艺以及在路桥基桩检测中的应用进行分析探讨。

关键词：超声波；路桥基桩；检测；优势

随着我国工程建设领域的不断发展，人们在享受其所带来的巨大便利的同时，也开始对工程建设的质量越来越关注，在一定程度上为工程建设带来了更大的挑战。对于工程建设而言，越来越多的基础性工程出现，其中包括路桥建设，而基桩的施工建设又是保证其安全性和使用寿命长短的重要影响因素，因而要将其基桩施工放在工程建设的重要位置之上。在我国基桩检测技术发展的当下，采用的传统技术工艺由于以及受到环境因素、施工工艺以及土层性质等多方面的影响，使得工程建设的质量得不到应有的保障，进而影响到人们的人身安全和社会的发展，而超声波在路桥基桩检测中体现出了明显的优势，值得在工程实践中进行广泛的应用。

1 超声波检桩技术的基本原理

超声波在基桩中的实际传播速度的计算公式为V=■，其中E代表弹性模量，？籽所代表的是基桩混凝土的实际密度，u则代表泊松比。由此可见，超声波在基桩混凝土中的传播速度和波幅会受到相关力学指标的直接影响，对于原材料、配合比、使用寿命以及测试距离等条件一定的基桩而言，超声波在其内部的传播运动与动力学特征是保持一致；当基桩中存在一定的缺陷的时候，超声波在其内部的传播运动就会随之发生明显的变化，且缺陷越大，超声波能量被消减的也就越快。利用超声波的这种特性，通过对其声速和振幅的实际波动情况的变化趋势，就可以准确地判断出基桩中出现缺陷的实际部位和程度，为修补工程的建设提供了科学可靠的依据。

2 超声波检桩技术的施工工艺

2.1 声测管的安装

首先，使用钢筋笼架作为声测管安装的桩基，将声测管稳定固定在钢筋笼骨架的内侧位置，和钢筋笼骨架一起沉入到灌注桩孔中，为了保证声测管的移动通畅，一般要将声测管的内径大小控制在50～60mm之间，并保证管内没有其他异物。

其次，将每两根声测管作为一个超声波测试组，也是我们通常所说的测试剖面；当基桩中设置了三根声测管就可以在桩体的内部形成三个不同的测试剖面；以此类推，当在桩体的内部设置四根声测管，在基桩内部就形成了六个相互不同的测试剖面。一般情况下，按照实际施工桩基的直径选择声测管安装的数量，换句话说，可以根据桩基的直径适当的增加或减少声测管的数量，需要注意，安装声测管时要按照等边三角形的原则进行安装。

2.2 仪器设备的准备

超声波检桩技术中的仪器设备主要包括了线缆、换能器、计算机以及声波检测仪等元件。换能器一般包括发和收两个部分，能够在声测管的内部进行等距离有序的升降运动，并将记录下相关声学数据信息及时存储在储存器当中；当测试剖面检测技术之后，利用计算机系统对超声破的测试结果显示出来，以便工作人员进行直观的观察和透彻的分析。

2.3 检测实施步骤

2.3.1 常规对测

将换能器分别放置在注满水的两个声测管当中，按照从管顶到管底的顺序，有间隔地进行换能器同步移动，并在等高程的位置进行逐点对测，由于测试中所采用的通常为自动测读模式。因此要将测试间隔控制在20～50cm的范围之间。当收到其他因素干扰时，自动测读模式不能够有效地实现对准工作。因此需要进行手动测量的模式，测量间隔要保持一致。

2.3.2 加密测量

在常规对测中出现异常现象的位置，需要必要的加密测量，使其测量间距控制在10～20cm之间，对常规对测的结果进行进一步的验证，同时完成对具有异常现象位置的尺寸大小实现进一步的明晰。一般包括了以下三种情况。

局部缺陷：在对基桩进行常规对测时，其他测试剖面上的数值均为正常，只有一条测线上出现了异常的波动情况，且在进行斜测之后也出现了同样的问题，则说明基桩的内部存在一个局部缺陷，其所在的位置就是在两条测线的相交处。

缩径：在对基桩进行常规对测时，所有的测线都出现了数值异常的问题，这时需要在该测试剖面等高程的中间位置进行必要的斜测，如果所有的测线数值没有出现异常波动，则可以判断出基桩内部的中心部位是良好的，其缺陷可能存在于基桩某一高程的周边，也就是缩径问题。

断桩：在对基桩进行常规对测和两面斜测之后，发现测试剖面上穿过某一高程的所有测线数值都出现了异常波动的问题，说明在这一基桩内部存在一整个区域的缺陷；当基桩的三个测试剖面在此高程处的测线数值也都出现了异常，而这一高程又不在基桩的底部，则说明基桩缺陷十分严重，很有可能发生了断桩的问题。

2.3.3 扇形扫描测量

对基桩进行扇形扫描测量，实际上就是将换能器固定在测试剖面的某一固定高程的位置处，使用另一换能器进行有规律的升降动作，使得测线形成了扇形的形状。采用超声波的扇形测量法，能够减少实际的测量任务量，提高了检测的工作效率。而需要注意的是，超声波之间的波幅数值是不具有可比性的。因此不能够作为缺陷判定的条件。

3 超声波技术在路桥基桩检测中的应用

对某市的三个路桥基桩均采用超声波检测技术，其检测结果具体如下：

3.1 正常基桩的深度—波速、振幅、PSD曲线图

如图1所示，该路桥基桩的长度约为18m，桩身的波速曲线和波幅曲线都没有超过实际的限之，且PSD曲线也没有出现异常的现象，说明该路桥基桩的砼质量是正常的，在基桩内部并不存在缺陷问题。

如图2所示，这一路桥的基桩长度约为13.6m。在0～12.4m之间，超声波的波速和波幅曲线、PSD曲线并没有出现异常起伏；在12.4～13.8m的范围当中，超声波的声速和波幅与限值相比，均出现了较低的问题，且PSD曲线在此段中也出现了突变，经过检测发现在该路桥基桩桩孔底部的1m处出现了松散层。

3.3 缩径基桩的深度—波速、振幅、PSD曲线图

如图3所示，该路桥基桩的长度约为18m。在基桩的所有位置当中，超声波的波幅都明显的高于限值，没有出现异常的波动；在10.25～12.75m之间的位置处，超声波的波速也都较低于限值，且PSD曲线在这一段中发生了突变，经工作人员检测发现在这一路桥基桩的10.25～12.75m之间发生了缩径的问题。

4 结束语

综上所述，超声波检测技术已经逐渐成为路桥工程基桩检测中主要技术手段，并且逐渐广泛推广应用，具有准确性高、操作简易、成本较低等优势特点，成为基桩缺陷判断的可靠依据。因此，为了对路桥基桩进行有效的检测，相关工作人员必须要掌握其检测具体工艺，并结合路桥工程建设的实际情况，对其基桩的建设质量进行充分的检测，以提高路桥的实际使用寿命，为人们的安全出行提供安全保障，以促进社会经济的健康发展。

参考文献

[1]邱建森，贾敬清，于建洋.超声波法在混凝土灌注桩完整性检测中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2011（12）.

[2]范大明，郭丽丽.超声波法在大直径深基桩检测中的应用[J].长江工程职业技术学院学报，2013（3）.

[3]梁洪国，李明.声波透射法在桩基检测中的应用浅析[J].山西建筑，2010（17）.

[4]赵永鹏.利用超声波检测技术分析桩基质量缺陷及防治措施[J].江西建材，2015（6）.

[5]苟智栋.超声波无损检测技术在桩基工程中的应用[J].高原地震，2015（1）.