桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的运用

陈旭

摘  要：在桥梁工程下部结构施工中，施工区域地理形势比较复杂，因此混凝土桩基结构应用比较广泛。混凝土桩基结构强度大，稳定性好，并且能够有效提升桥梁工程抗震能力，桩基结构能够将桥梁工程上部结构所承受的荷载传递至下部持力层中，进而缓解基础结构不均匀沉降。在桥梁工程混凝土桩基施工中，由于是隐蔽工程，地质条件、施工技术水平等均会对施工质量产生较大影响，混凝土桩基质量隐患较多。为了对混凝土桩基施工质量进行检测分析，亟需对超声波检测技术在桥梁工程混凝土桩基施工中的应用方式和效果进行深入研究。

关键词：桩基混凝土;缺陷;超声波检测技术

引言

随着国家对道路工程建设力度不断增大，越来越多现代化道路工程得到了建设，在道路工程建设中不可避免会涉及到桥梁建设的部分。而在桥梁建设中，桩基是重要的部分，它直接影响桥梁工程整体的性能，为了确保其具有良好的质量，就需要做好对桩基的检测工作，其中超声波检测技术是使用较为广泛的技术类型。文章就针对桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的运用进行分析，希望对相关工作的开展具有参考价值。

1工作原理

多条探测管线埋入桩中，声测管中放置发射探头和接收探头，注入清水作为耦合剂。該装置由仪器中的脉冲信号发生器发出一系列周期电脉冲，与发射换能器的压电体进行组合，经接收换能器接收后转换成电信号，再经待测桩混凝土产生超声脉冲。超声脉冲通过混凝土时，接收波幅（或衰减α）、主频、脉冲的波形和频谱，数据处理系统通过检测系统，对接收信号的各项参数进行综合判断和分析，从而对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置进行判断，并给出混凝土整体均匀度和强度等级的评价指标。

2桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的运用

2.1准备工作

在此技术使用前，为了确保其技术效果的发挥，需要做好准备工作，主要包括声测管的预埋和设备仪器的检查等。在声测管的预埋方面，主要是透射法对桩基工程的质量检测中需要用到，若桩基的直径在1.5m内，一般进行三根的声测管埋设，若桩基的直径超过1.5m，一般要进行四根的声测管埋设。对声测管选择中，要尽量选用金属管的材质，对管间连接要通过螺纹连接法，且声测管的内径要至少超过换能器其外径有1.5cm。对声测管安装中，可以通过和钢筋笼共同绑扎法来实现，并于声测管其顶部位置实施封闭处理，要求管口要超过桩基有30cm，且为了防止杂物的进入还要进行封口盖的设置。在设备仪器检查方面，要求此技术试验的设备仪器实施检查，在通电后确保各种设备仪器具有正常的状态和性能。

2.2合理设置声测管

对于声测管，可采用平行对称的方式进行埋设，确保探头能够在声测管中自由伸缩，根据桥梁工程桩基直径确定声测管数量。在超声波检测技术的实际应用中，桩径小于或等于800mm时，不少于2根声测管，和桩基中心点成一条直线;桩径大于800mm且小于或等于1600mm时，不少于3根声测管，形成60°角的等边三角形摆放;桩径大于1600mm时，不少于4根声测管，成90°角正方摆放;如果桩基直径在2500mm以上，则应结合实际情况适当增加声测管埋设数量。

2.3混凝土声速、波幅和PSD值的异常

对于波幅异常且确定为可疑缺损区的混凝土桩基，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行详细测量，并根据波幅分析结果确定缺陷在桩中的位置和程度。对超声波速度、波幅、PSD值超过临界值的异常情况或突变情况，应进行详细的缺陷检测，结合波形、施工工艺、施工记录等资料，综合分析确定桩身混凝土缺陷的位置及程度，若超声波速度普遍低于低限，应采用钻孔取芯法检测基桩混凝土强度。

2.4随机重复检测

在完成对桩基内声测管的检测后，为了确保检测的结果具有良好准确性，相关人员还要对桩基实施随机的抽取和重复性检测。在实际的工程中，实施重复性检测期间要求桩基的数量保持在10%～20%全部桩基氛围。在重复性检测结果中，相关人员要尽量保证两者的声波传播相对的标准差在5%内，且声波的波幅相对的标准差在10%内。若对同一根的声测管内两组实施检测中，结果呈现出显著的差异，则相关人员要还要对存在的异常区域实施重复性检测，一直到所得到的数据满足要求标准，确保桩基的混凝土检测具有良好准确性。

2.5校正换能器精度

超声检测设备是由换能器、数据采集装置等所组成的，在各类检测设备应用前，首先需对设备参数进行检测和校对。在实际检测中，可采用律定试验对声时以及波形准确性进行检测，同时还需根据成桩设计标准对换能器精度进行调节控制。如果检测条件允许，可采用重量较大的换能器，并且必须确保换能器高度能够与收放动作保持一致。

2.6桩身完整性类别判定

在基桩完整性判断中，通常根据声速、波幅与临界值的关系并结合波形特征。每段声测剖面各测点的声速、波幅均大于临界值，波形正常，表明桩体已完成，可正常使用;某段声测剖面的声速、波幅均小于临界值，说明桩体有轻微缺陷，不影响桥梁的正常使用;某段声测剖面多个连续点的声速、波幅均小于临界值，表明桩体有严重缺陷。

2.7科学选择采样频率

在对桩基质量进行检测分析时，应选择适宜的采样频率，对波频谱特征进行科学合理的分析，提升频谱信号准确性，尽量避免频域以及时域对频谱分析结果的准确性造成不良影响。

3超声波检测技术的应用注意事项

当利用超声波检测技术检测桥梁混凝土桩基时，应注意以下三个方面：（1）在施工期间应保护好声测管，如果声测管受到损坏，则有可能卡住设备探头，使探头无法深入桩底，也有可能导致声测管内渗入混凝土和砂浆，引起堵管问题。在混凝土施工和对混凝土进行养护期间，均必须将盖子覆盖于声测管管口，这样不仅可以避免声测管内落入异物堵塞声测管，还可以避免换能器耦合因渗入杂物而发生故障。（2）在埋设超声波声测管的过程中，应确保各声测管之间相互对称平行，且必须确保探头能够在声测管内同步自由伸缩，同时应根据桩基的直径来确定所需埋设的声测管数量。如果桩径<80cm，应埋设2根声测管;如果桩径在80～160cm，应埋设3根声测管;如果桩径>160cm，则至少应埋设4根声测管，检测时，应将2根声测管作为一组进行检测。（3）超声波检测应在成桩的28d后开展，且检测之前必须先对桩头部位进行开挖处理，待磨平表面后方可实施超声波检测。

结语

综上所述，桩基是桥梁工程中的重要部分，它的质量对桥梁整体结构有着直接影响，在对桩基的检测中，桥梁混凝土超声波检测技术具有着显著的优势，它能够有效地提升桩基检测的准确性，为桩基质量控制和质量验收提供了准确依据，因此相关工程建设就需要积极引进此技术手段，并严格按照施工要求做好技术实施，从而为桥梁工程的高质建设提供保障。

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