摘要：桩基础作为我国桥梁工程最为常用的基础形式，具有承载能力较高以及抗地震作用性能强等特点，能够将桥梁工程的上部结构承受的荷载有效的传递到土层或者岩石层结构当中，从而提高桥梁结构的稳定性，有效缓解桥梁基础的沉降。但是由于在施工过程中桩基础容易受到施工工艺、工程地质条件、施工水平以及作业管理等各方面的影响，致使桥梁桩基发生缩颈、断裂、混凝土的离析或者是夹杂泥沙等问题，不但会影响到桩基础的承载能力，还有可能造成工程安全事故的发生。所以，必须要强化桥梁桩基础的检测管理工作，尤其是桩基的无损检测技术，便于对桥梁桩基的结构状态进行评估，保证桩基工程施工的质量以及桥梁工程整体结构的安全可靠性。
关键词：桥梁桩基检测；超声波技术；运用
1 导言
在桥梁工程施工建设中，桩基工程属于隐蔽工程，桩基工程的施工质量直接影响着人民的生命财产安全，所以，做好桩基工程的质量检测工作至关重要。在桥梁工程设计前、施工中和施工后都需要做好试验工作和检验工作，对桩基的质量进行准确的评价。超声波检测技术作为一种无损检测技术，具有检测深度大、被测对象范围广、检测灵敏度高、检测成本低、检测速度快等优点，本文重点对超声波检测技术的应用进行探讨。
2 超声波的工作原理
超声波法是在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合，超声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中接收，可以测出被测桩基混凝土的介质参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会产生波的绕射、反射以及折射，所以当波到达接收换能器时，根据声波传播的时间、波幅以及主频等特征参数的变化来判别桩身是否完整，利用超声波技术进行桩基检测的进行。
3 桥梁桩基检测中超声波技术的应用要点
3.1 准备工作
提前在基桩内绑扎声测管是透射法检测桩身完整性必不可少的步骤之一。在实际操作过程中一般会选用金属材质的声测管，采用螺纹的方式连接两管，声测管的内径不得小于换能器的外径。在安装声测管时，可以与绑扎钢筋同时进行，与钢筋绑在一起，管口应高出桩顶，同时用口盖进行加封，避免杂物落入管中。
在桩基检测之前，需要对试验仪器进行细致的检查，确保在检测过程中各个设备能够正常运转。其修正值 t′可以用下式进行表述：
t′＝（D-d）/vt＋d-d′/vw
式中，Ｄ为声测管的外部直径，mm；Ｄ为声测管内直径，mm；d′为换能器外部直径，mm；vt为声测管壁厚度方向声速，km/s；vw为水声速，km/s。
3.2 检测的顺序
首先安装好扶正器，接着把接收换能器和发射换能器放在声测管内，保证这两个设备在声测管内可以顺利升降。为了能够使接收信号较强，信噪比较高，需要对检测仪器的参数进行设定，确保超声波出现的波幅能够在显示器中清晰显示。一般测点的距离为 100～250mm，但是如果检测中出现显示不清晰或者数据异常，需要加密测点的数量。接收和发射换能器在工作时必须是在等高处或者固定高差的情况下进行，自下而上地进行检测，检测时及时记录超声波的接收波频率、发射波频率、波幅以及形声时等。如果测量过程中出现异常的波形，需要进行记录，并且要通过扇形扫描、斜侧、平测或者是双向斜侧等多种方式进行多次检测。如果基桩上面的声测管比较多，可以以两根声测管分为一组，分组进行检测。如果在检测过程中出现波幅、声时值等异常的检测结果时，需要进行多次测试，必要时选取其他检测方法综合考虑，保证桩基检测结果的准确性。
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3.3 超声波技术的工程运用要点
3.3.1 与钻芯法的综合应用
钻芯法是用钻芯机钻取桩身芯样，对芯样进行观察、检测，得出桩长及桩身可能存在的缺陷、桩底沉渣和混凝土的密实性、强度、连续性等，进而判定桩身质量好坏的一种方法，一直以来都被广泛应用。但是桩芯芯样不能准确的反映桩基整体的情况，存在着一孔判断的局限性而且对桩身还会有一定的破坏、检测费较高等问题，因此只能作为抽检和复检使用。可将钻芯法和超声波透射法互相补充、综合运用，如果超声波检测发现了问题，尽可能在发现问题的界面附近钻取芯样以反映桩基的真实情况，抑或是在超声波法检测完成后用钻芯法进行抽检，确保检测的准确性。
3.3.2 超声波法桩基检测技术的局限性
运用超声波检测桩身部位的混凝土缺陷一般都能够顺利测出，但是桩身混凝土检测只是针对两根管间的混凝土，而对于桩基的扩径等则不能有效的测出，因此超声波检测技术是具有一定局限性的，超声波只能检测桩身部分的混凝土质量，对于嵌岩桩或者支撑桩，还应该配合低应变反射法检测桩端的支撑情况，以确保桩的承载力满足设计和规范要求。
3.3.3 超声波法检测结果处理及判断
首先，声速反映了混凝土的弹性性质，混凝土的弹性性质与混凝土的强度具有相关性，因此混凝土声速与强度之间存在相关性。另一方面，对组成材料相同的构件（混凝土），其内部越致密，孔隙率越低，则声波波速越高，强度也越高。但是用波速来推算混凝土强度是不可取的，规范也不要求推定强度。其次，超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。最后，超声波波幅、声速判定为可疑缺陷区的部位，需要对该部位进行扇形扫描、等差同步或者是水平加密的方法再进行细致检测，详细分析该区域混凝土缺陷的程度和位置。若 PSD 值、波幅和声速出现突变或者异常值，要对该部分进行细致的检测，同时结合施工记录、施工工艺
和波形等因素进行全面分析，确定缺陷的程度和位置。在检测的过程中，如果大部分测得的声速数据都小于限值，则需要采用钻孔取芯的方法对混凝土的强度进行重复检测。
3.3.4 注意事项
首先，注意施工过程中的细节。混凝土供应不及时、施工中清孔不到位造成浇筑过程间断、浇灌过程中孔壁渗水甚至漏水等问题是造成桩基缺陷的主要原因，这些问题的产生特别容易造成桩基出现桩底沉渣过厚、冷缝、桩身混凝土离析等问题，这将严重影响桩基的承载力。其次，注意保护声测管。在施工过程中要做好声测管的保护工作，防止声测管遭到破坏，如果声测管遭到了破坏，就会导致仪器探头卡住无法顺利放到桩底或者砂浆、混凝土等进入声测管造成堵管。在施工和养护过程中都务必要在声测管管口加盖，除了能防止异物落入造成堵管影响检测还能防止杂质混入后使换能器耦合出现故障。
4 结论
总之，超声波法是桥梁桩基础无损检测的一种重要方法，具有检测设备简单、操作快捷方便的特点，超声波测试仪的穿透能力较强，特别适用于对桩基混凝土的检测和验收，可以准确的反映出桥梁桩基础的实际情况，并且该法的技术成熟，操作上简单方便，能够有效提高桩基础的检测效率。超声波测试时需要操作人员具有一定的工作经验，检测精度的高低与试验人员的经验判断密切相关，相关的检测人员在利用超声波技术进行桩基础的试验检测中，必须要熟知超声波技术的工作原理，对数据进行合理的分析和处理，保证超声波检测的准确性，为有效控制桥梁桩基础的施工质量提供行之有效的评判依据。
参考文献：
[1]王彦，姚锐奕.简介超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].门窗，2014，06：168-169.
[2]宋飞杨.超声波法检测桥梁桩基探讨[J].江西建材，2015，10：134-135.
论文作者:吕畅,李奕烽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第33期
论文发表时间:2020/4/30