超声波法检测桥梁桩基探讨

■宋飞杨 ■河北建设集团有限公司，河北 保定 071051

随着社会经济的不断发展，工程建设也在迅速发展，大量工程建设中采用桩基工程在桥梁建设及房产建设中，桩基的形式得到了大量的推广应用，受施工难度及施工条件的影响，桩基工程其质量很难被控制，这也就对桩基质量检测提出了更高的要求超声波法贯穿在桥梁桩基检测过程中，在各个具体的检测环节当中具有重要意义和可改进之处以下是从超声波法的技术要点及原理工程实践技术优点及可靠性技术缺陷防治优化措施五方面分别阐述超声波检测法在其中所起到的作用和相应的改进方法希望能对今后相关人员在实施桥梁桩基检测时带来一定的参考价值

1 技术原理

声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，管中充满清水作耦合剂，由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间接收波幅值接收脉冲主频率接收波形及频谱等参数最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质大小位置做出并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标数据分析的几种方法:

(1)声时分析:选取声时平均值μt与声时2倍标准差δt之和作为判定桩身有无缺陷的临界值 μt=Σ tinδt=Σ(ti－μt)2/nSt=μt+2δt式中:n为测点数;ti为第i个测点的声时值;μt为声时平均值;δt为声时标准差;St为判定桩身有无缺陷的临界值

若ti＞St，即判定基桩在此深度处可能存在缺馅

(2)波幅分析:波幅是对缺陷最为敏感的声学参数，选取接收到的超声波信号波幅平均值的一半作为判断有无缺陷的临界值，波幅值以衰减器的衰减量q表示，通常用分贝值表示:

Qd=μq－6μq=Σ qi/n式中:μq为波幅平均值;qi为第i个测点的波幅;n为测点数;Qd为判断桩身有无缺陷的临界值若qi＜Qd，即判桩身在此深度可能存在缺陷

超声波检测装置，发射换能器置于被测桩的声测管中，它把发射系统送来的电磁波转换为超声波并向桩身内辐射，超声波在桩身混凝土中传播后到达另一个声测管，被安置在其中的接收换能器接收并转换成电磁波，经放大器放大，数据采集系统转换成数据信号后送入数据处理系统通过对数据信号的观察判读，即可对被测混凝土的质量做出判断当桩身混凝土均匀，声波呈直线传播，各测点声时值相当;当桩身混凝土中存在断裂裂缝夹泥和密实度差等缺陷时，声波信号在传播中将发生绕射折射多次的反射及不同的吸收衰减等现象，从而使声时值延长，波幅减小，波频下降，波形畸变，利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身质量

2 工程实测

在工程施工和桩基检测中，应用超声波透射对工程质量进行检测，在具体工程应用中其优势和缺点也较为明显在检测中，能对桩基桩身存在的施工缺陷及相应的位置做出准确的判断，并能鉴别出桩身的完整性分类，这也是其他检测技术不能有效实现的此外，其检测的细致性较高，并且能摆脱桩基长度及直径比例的影响，这对其测量的客观真实性有很大的帮助

实测广明高速公路桥梁桩基础部分为人工挖孔桩，桩径从1.2～2.5m不等，且该地段常年雨水较多，采用人工挖孔灌注桩容易产生以下质量问题:(1)如果土层地下水渗流比较严重，土璧可能会出现崩塌，造成土体塌方;(2)土层出现流砂现象或有动水压力时，护壁底部土层会突然失去强度，泥土随水急速涌出，产生井涌，使护壁与土体脱空，或引起孔型不规则;(3)挖孔时如果边挖边抽水，地下水位下降时，护壁易受到下沉土层产生的负摩擦作用，使护壁受到拉力，产生环向裂缝，护壁所受的周围土压力不均匀时，又将产生弯矩和剪力作用，容易引起垂直裂缝而桩制作完毕，护壁和桩身混凝土结为一体，护壁是桩身的一部分，护壁裂缝破损或错位必将影响桩身和侧阻力的发挥

3 技术优点及可靠性

超声波检测在桥梁桩基完整性检测中，是物体无损检测的一种重要方法，其技术已在国民经济的各个领域得到广泛应用根据超声波检测技术应用上的可行性，在对超声波检测声波透射法应用于基桩检测，是近几年才引进发展起来的，由于它具有仪器轻便抗干扰能力强观测准确度高结果直观可靠超声波法检测桩基的完整性是控制桩基质量的一种手段，既先进又可靠该检测方法具有操作简单直观明确判断迅速结论准确可靠等优点

4 技术缺陷

(1)其技术缺陷也对整个检测及时的落实带来了很大的问题其主要缺陷表现为检测需要对预埋声测管，并且声测管的预埋位置对整个技术的实现有很大程度的影响，但是预埋声测管施工是一项较为负责的工程，这在一定程度上也加大了整体施工的难度，同时需要对缺陷的具体位置做出判断，在无形中增加了监测工程的成本费用

(2)缺陷具体表现在:①桩身混凝土的龄期影响随着季节月份额转变，桩基检测所反映的信号和波形是不同的，初步分析是龄期的问题可见龄期对声测结果的影响之大，建议检测时间最低应满足7d天龄期;②身测管预埋。声测管预埋声测管之间的不平行度应控制在一定的范围内，但在实际施工中，由于钢筋骨架刚度的原因，会造成一定的误差，应尽量控制

5 防治措施

(1)针对桩基缺陷具有隐蔽性的特点，而桩基的质量对整个工程建设又具有重要的意义，在此种背景下，需要通过相关技术的应用处理，来为实际桩基质量缺陷进行处理，为质量检测等提供科学合理的依据，以便更好地处理事故超声波检测在具体工程检测应用中，对桩基的质量有重要意义，也是检测技术的关键需要在模拟实验中对超声波的进行检测，并保留相关的数据理论，再结合具体的施工要求，对相关数据进行综合处理，以便在具体操作中有科学的参考依据

(2)PSD缺陷判据法:PSD判据是以声时值与深度关系曲线相邻两点之间的斜率与差值之积作为判据，具体计算公式:Ki=(ti－ti－1)2/Hi－Hi－1若桩身混凝土质量均匀，相邻测点声时值相等或接近，Ki等于或接近零;若桩身存在缺陷，相邻测点声时值相差较大，从而使Ki较大对比Ki与各种缺陷(夹层空洞蜂窝)PSD判据临界值K，确定缺陷类型

(3)具体缺陷处理操作:①注浆施工注浆施工是处理桩基质量缺陷的基础，根据缺陷存在的位置，对浆液的配置比例和浆液的质量等进行严格审查，达到标准质量的要求后，进行注浆作业，对注浆效果进行评价，在注浆工作完成半个月之后，用超声波检测技术对工程采用抽样检测的方法，检查新注入的浆液是否与老混凝土完全凝固，并对相应的工程强度进行检测;②超声检测技术对注浆法的检测为保证注浆质量达到规定的要求，可应用超声波投射技术对其施工的全过程进行检测在注浆前施工过程及注浆完成后各施工点进行检测，了解缺陷及异常问题的存在，并检测其施工是否与技术标准相符合。

［1］付玉军，超声波法检测桥梁桩基的探讨［J］.湖南交通科技，2006.

［2］林志坤，关于超声波法在桥梁桩基中的检测分析［D］.建材与装饰，2008(5).

［3］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［D］.

［4］黄海波，浅谈桩基超声波检测方法［J］.山西建筑，2008(8).

［5］柴彩萍，桩基超声波法测试技术探讨［N］.西安文理学院学报，2013(2).