山西省交通科学研究院 山西太原 030006
摘要：近年来，我国的桥梁建设越来越多，人们对桥梁的质量要求也越来越高。桥梁的桩基对桥梁的质量起到至关重要的作用。超声波检测技术作为桥梁桩基无损检测的一种重要方法，同时也作为评估桥梁桩基础施工质量的有效措施。针对超声波技术在桥梁桩基础检测中的应用，本文首先介绍了超声波技术检测桥梁桩基础的基本原理，又对超声波法在桥梁桩基检测中的具体实施流程进行了介绍，可以为相关技术人员利用超声波法检测桥梁桩基的质量提供必要的参考。
关键词：桥梁；桩基检测；超声波技术；运用
引言
桩基是工程结构中常用的基础形式之一，属于地下隐蔽工程，施工技术比较复杂，工艺流程相互衔接紧密，施工时稍有不慎极易出现断桩、缩颈、混凝土离析等多种形态复杂的质量缺陷，影响桩身的完整性和桩的承载能力，从而直接影响桥梁上部结构的安全。因此，对桩基础的现场检测成为对桩基工程质量控制的重要手段。
1超声波的定义
波动是物质的一种运动形式，振动是波动产生的根源，波动可细分为机械波和电磁波。而超声波属于机械波，是机械振动在弹性介质中的传播，指频率高于20kHz的声波。其中弹性介质是指相互间由弹性力连系着的质点所组成的物质。将其看做由许多质量微小的质点集合而成的点阵。质点之间是靠弹性力相互连接的。因此，当弹性介质中的质点在外力作用下产生振动时，该振动就会靠弹性作用传递给相邻的下一个质点，并且一个接一个地传播下去。由此，振动由振动源不断向远处传播，形成机械波。
2现场检测
2.1声测管的埋设要求
声测管是声波透射法测桩时，径向换能器的通道，其埋设数量决定了检测剖面的个数，同时也决定了检测精度。声测管的材质尽量选择使用金属管，声测管内径通常比径向换能器的直径大10～20mm即可。
2.2超声波法试验检测流程
运用超声波技术对桥梁桩基缺陷进行检测的机理为：使用超声波仪器或声波换能器，对超声波在桩基结构中的波幅、频率与传播速度进行记录和分析，然后将分析结果作为依据，通过对比判断桩基结构是否存在缺陷。运用超声波技术对桩基结构进行检测时，超声波可以穿透桩基结构并在其内部传播，检测过程十分简便。实际操作中，最常见的检测方式为穿透测试法，这一方法虽然能准确获取桩基结构信息，但其也存在一定限制性，在检测过程中需要存在相对的测试面，所以其在部分情况中是无法使用的，如隧道结构等。此外，超声波检测机理为声波穿透，检测过程中能否捕捉到结构的缺陷信号是决定检测质量的重要因素。基于此，为确保检测质量，经常会使用多点对比的方法，借助概率统计处理检测获取的数据，再对结构缺陷实施整体评估。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此可见，这种桩基检测技术缺乏直观性，要保证检测质量必须进行多点检测。
2.3检测结果处理及判断
2.3.1混凝土质量检测中常用的声学参数为声速、波幅、频率以及波形
（1）混凝土强度关系
通过混凝土的部分物理指标和超声波波速的变化来对混凝土的强度进行判断，混凝土的力学强度和弹性模量与超声波波速存在一定的内在关联，与混凝土抵抗压力的大小也存在相关关系，通过关联的关系来判断混凝土的强度。
（2）声速与混凝土缺陷的关系
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。
（3）声幅与混凝土质量的关系
声幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度。声幅强弱与混凝土的粘塑性有关，混凝土中存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时，吸收衰减和散射衰减增大，声幅明显下降。
（4）波幅判定桩身混凝土缺陷区
波幅的确定大多是依据经验将实测值的一半作为波幅的临界值，或者用波幅的平均值减去 ６ｄｂ 来确定临界值，如果测得数值小于临界值时，就将这些数据确定为可疑缺陷区数据。
2.3.2几种声学参数的比较
（1）声速的测试值较为稳定，结果的重复性较好，受非缺陷因素的影响小。
（2）声幅（首波幅值）对混凝土缺陷很敏感，它是判定混凝土质量的另一个重要参数。
（3）声频的变化能反映声波在混凝土中的衰减状况，从而间接反映混凝土质量的好坏。
（4）波形也是反映混凝土质量的一个重要方面，它对混凝土内部的缺陷也较敏感，在现场检测时，还应注意观察整个接收波形形态的变化，作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要的参考。
2.3.3桩身完整性类别判定
声波透射法桩身完整性类别分类特征是根据以下几个因素来划分的：（1）缺陷空间几何尺寸的相对大小；（2）声学参数异常的相对程度；（3）接收波形畸变的相对程度；（4）声速与低限值比较。这几个因素中除声速可与低限值作定量对比外，如Ⅰ、Ⅱ类桩混凝土声速不低于低限值，Ⅲ、Ⅳ类桩局部混凝土声速低于低限值，其他参数均是以相对大小或异常程度来作定性的比较。
3超声波技术的工程运用
3.1超声波技术检测注意事项
3.1.1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。
3.1.2注意保护声测管
在施工过程中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。
3.2与钻芯法的综合应用
目前的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基还会有一定的破坏、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。
4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，超声波只能检测桩基部分的混凝土质量，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，以确保桩基承载力满足设计和规范要求。
结语
超声波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
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[3]魏世昌.桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用分析[J].华东公路，2016，8（4）：10~12.
论文作者:赵辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/2
标签：桩基论文; 混凝土论文; 超声波论文; 桥梁论文; 声速论文; 缺陷论文; 声波论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;