超声波无损检测技术在桥梁桩基工程中的应用

李红雨

摘 要：在桥梁结构的桩基完整性检测、桥梁构件裂缝深度测量、结构混凝土强度测定方面，超声波无损检测技术都为当前的一个发展趋势，因此，展开超声波无损检测技术在桥梁健康状况评定中的应用研究至关重要。本文在全面了解超声波无损检测技术原理的基础上，阐述了超声波无损检测技术在桥梁桩基工程中的应用要点，并结合具体案例，对桩基检测流程及检测结果进行了探讨，以期全面提升检测准确性。

关键词：超声波无损检测技术;桥梁桩基工程;技术原理

1 超声波无损检测技术在桥梁桩基工程的应用要点

1.1 设备仪器选择

在具体应用过程中应对其仪器设备进行选择设置。其中，中的收发换能器主要负责其声波发放、接收任务。其具体参数设置如下：第一，该仪器设备的外径小于测管内径，有效工作段长度不大于150mm;第二，该谐振频率要设置在30kHz～50kHz，且水密性满足1Mpa水压不渗水;第三，超声波法中的设备检测仪器需要具有一定的可视性、显示功能。可以实时显示与自动信息记录检测;第四，该仪器设备系统频带宽度应设置为1kHz～250kHz上下之间，且最小采样相关间隔需小于0.5μs，其测量误差率应小于3%。

1.2 声测管埋设

在声测管埋设置中一定要注重其科学性、合理化。具体如下：当桩径小于等于800mm时，根据实际情况与具体要求埋设2根以上的声测管;该桩径应在800mm～1600mm之间。此时应该埋设4根以上声测管器材;当桩径大于2000mm时，可以预埋4根以上的声测管。同时，声测管内径宜50～60mm。对声测管布置，需要对其进行沿桩身通长设计，且对其下端进行封闭，目的是保障其焊接质量，防止混凝土跑浆至声测管内。在进行混凝土浇筑之前，一定要对声测管进行有效加固与绑定，保证其各个声测管的有效平行。

1.3 现场检测要点

第一，对声测管畅通实际情况进行检测，先对声测管进行清水注满，并将其收发换能器安放在不同设备声测管当中去。第二，平测中，收发换能器在进行提升流程一定要与中其保持深度一样;第三，斜测中，收发换能器进行提升流程中一定要对其高差进行保持，其两个相关换能器连线同其水平角度应小于40°。在其进行质量检测当中，一旦发现其记录信号中程曲线产生异常变化，可以对其声测线及运用斜测、扇测等手段等进行增加，为排除其非桩身原因造成的异常变化奠定基础。

1.4 数据分析

在选择超声波法对其桩基进行检测中，主要以采集获得的声速、波幅、声时等相关参数进行分析，将桩身混凝土的质量问题进行充分体现;同时，也可以选择计算声时的方法，即在深度曲线上相近两点连线中的斜率及声时差统计，并对其进行乘积PSD，最后进行其质量确定。在其实际测量中一旦发现其参数出现明显差异，可认定该桩身中的质量存在严重问题。另外，在对桩基质量检测过程中，可以综合以下方法，例如：平测法、扇测法、斜测法等技术手段。进而为桩身缺陷的主要情况及情况程度进行判定。当然，也可能发生该声测管出现不平行等情况，主要是该桩身质量出现问题引发的声学参数异常变化，进而会对从检测实质结果造成波及。出于保证检测结果的科学性、精准性角度出发。一定要对其进行规范纠正。

2 案例分析

该桥梁工程桩基采用混凝土进行灌注，混凝土强度为C30，工程共灌注421根桩，桩径为1000mm，桩长28m。根据岩土工程勘察报告，该工程地层情况如下：

（1）杂填土，平均厚度为3.47m，杂色，松散，土质不均，主要成分为碎砖碎石混粉土，局部为混凝土地坪。

（2）粉土，平均厚度为5.36m，灰黄色，湿，稍密中密，含云母碎片，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度和韧性低。

（3）黏土，平均厚度为5.89m，灰黄色，可塑，含铁锰质浸染和少量钙质结核切面光滑，韧性和干强度中等。

（4）粉质黏土，平均厚度为8.74m，灰黄色，可塑，切面稍光滑，韧性和干强度中等。

（5）粉土，平均厚度为6.86m，灰黄色，湿，中密密实，含云母片，摇震反应迅速，无光泽反应，韧性和干强度中等。

（6）粉砂，平均厚度为5.69m，灰黄色，饱和，密实，颗粒级配差，含云母碎片，偶见砂砂盘，粒径2-7cm，偶见贝壳碎片。

（7）黏土，平均厚度为4.88m，灰绿色，硬塑，含铁锰质浸染和钙质结核，切面光滑，韧性和干强度高。

本次检测主要检测桩身完整性和均匀性，一共检测了30根桩基，桩径有三种，800mm，900mm，1600mm，桩长分别为6m，4m，8m。检测工作参照现行基桩检测技术规范，本文选取了其中2根桩基的检测数据进行分析，分别是1号基桩和2号基桩。

第一，1号基桩桩长7m，当以声速作为判据时，根据检测数据可知，桩身上部1.4m及2.1m处声速明显低于临界值4.084km/s。当以声幅作为判据时，其值也低于声幅临界值88.4 dB，并且声时明显变长，PSD曲线发生突变，由此可以判断出这两处可能存在一定缺陷。5.9m～6.6m PSD曲线和声波声幅异常情况较严重，初步判断存在缺陷，缺陷可能是由于混凝土离析出现粗骨料大量堆积细骨料较少造成的，该桩属于Ⅲ類桩。

第二，2号基桩桩的声速以及声幅都不大于临界值，PSD曲线没有发生突变，由此判断该桩的桩身完整性较好，属于Ⅰ类桩。

相较于其他的桩身完整性检测方法，超声波法实时反映桩内各点的声时声速波幅等数据，克服了受桩长限制的缺陷，并且检测时对桩身无损伤，检测结果准确可靠，因此得到高度认可和广泛应用。

3 结束语

综上所述，随着我国工程行业的迅速发展，对大型桥梁等建设提出了更高的要求。桩基础作为桥梁工程最常见的基础形式，做好基桩检测尤为关键。在工程实践中，在地质条件、施工方法等多种因素作用下，产生桩身缺陷的问题极为常见，很大程度上缺陷将会对基桩的力学性能、耐久性等造成严重影响，若基桩检测不到位，必将存在严重的安全、质量隐患，甚至会缩短工程使用年限，出现巨大损失。为此，在工程建设施工中，必须重视桩基础完整性检测。超声波法作为一种高效、迅速、便捷的无损检测技术，在桥梁结构桩基完整性检测等方面得到了广泛应用和推广。因此，在桥梁桩基工程健康状况评定中开展超声波无损检测技术的应用研究显得尤为重要。

参考文献：

[1]张志成.超声波无损检测技术在桩基工程中的应用[J].山西建筑，2018，44（33）：38-39.

[2]姜凡，周东富.浅谈超声波无损检测技术在桩基工程中的应用[J].黑龙江科学，2016（01）：37，65.