摘要：本文针对声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用，结合工程实例，在简要参数声波透射法检测原理的基础上，分析了其在桥梁桩基完整性检测中的具体应用。分析结果表明，科学合理的应用声波透射法，可快速、准确检测出桥梁桩基完整性，为后期施工提供数据支持，值得大范围推广应用。
关键词：声波透射法；桥梁；桩基；完整性
引言：桥梁桩基的完整性，直接关系到桥梁工程总体结构的稳定性和施工质量，随着无损检测技术快速发展，为桥梁桩基完整性检测提供全新的方法。声波透射法是目前应用最为广泛的无损检测技术，合理应用，可保证桥梁桩基完整性符合设计要求，保证桥梁施工质量。基于此，开展声波透射法在桥梁桩基完整性检测中应用研究就显得尤为必要。
1 工程概述
某桥梁工程，总长度为2.64km，施工场地地质条件复杂，为满足桥梁施工对地基承载力及硬度的要求，采用钻孔灌注桩施工技术。为检查桩基完整性是否达到设计要求，采用声波透射法对桩基的完整性进行检测，有效保证了施工质量和施工效率，取得了良好效果，值得同类工程大力参考借鉴。
2 声波透射法检测原理
声波透射法在桥梁桩基完整性检测中应用的基本原理是：声波投射原理，具体检测原理示意图如图1所示：
图1 声波透射法检测原理示意图
声波透射法主要对桥梁桩基混凝土施工质量进行全面检测，将发生声波和接收声波的换能器放置到桩基测管中，超声脉冲信号从声测管另一侧换能器发出，穿过待测桩体混凝土，经过另一根声测管接收。如果混凝土桩基内部存在破损问题，或者界面不连续问题，在缺陷位置就会发生透射法和反射，接收器对反射回来的信号进行接受分析，如果透射波的能量明显减弱，则表明该桩基存在松散、蜂窝、孔洞、断面等质量问题。通过分析声波在混凝土桩基中传播的声速、幅度、频率等就可以对桥梁桩基的完整性进行综合判定。
3 声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的具体应用
3.1检测仪器选择
在本工程桩基完整性检测中，检测深度比较大，桩基数量比较多，为保证检测精度和效率，采用了比较先进的超声波检测仪和标准化双孔式径向换能器。在桩基检测过程中，可发出阶跃脉冲，检测效果比较好，工作电压在200~1000V之间，施工现场基本可以满足【1】。
3.2准备工作
声波透射法检测桥梁桩基的完整性工序比较多，而且会受到一些因素的影响，为保证检测精度，需要切实做好检测之前的准备工作，降低检测误差，保证桥梁施工质量。主要包括以下几方面：
第一，在声波透射法检测过程中，设备仪器的延迟时间，要按照相应的标定法合理确定。
第二，测算声测管和超声波传输的修正值，确定桩基顶部声测管外壁之间的长度。
第三，在声测管中注满清水，对声测管的通畅性进行检查，避免声测管自身性能影响桩基完整性检测质量。并保证换能器可以在桩基任意高度自由升降。
3.3声波透射法应用要点
声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用主要体现在三个方面：
第一，桩外孔透射法。此种方法主要应用在桥梁桩基上部结构的完整性检测中，声测管布置完成后，就可以进行完整性检测。本工程桩基完整性检测中，为最大限度上保证检测精度和质量，保证各道检测工序能够顺利开展，合理设置了检测孔道，紧贴桩基外侧设置检测孔道，选择结构稳定、检测便捷、不会影响桩桥梁建设质量的位置精准定位检测孔道【2】。桩外孔透射法检测时，会发生土层声波衰减速度比较快的现象，为降低此现象对检测过程和检测精度的影响。本工程在桩顶处放置了一个功率比较大的平面换能器，促使声波能够通过混凝土内部，按照从上到下的方式缓慢发出，以便全部接收耦合水作用信息，为判断桩基完整性提供更加全面的数据，保证桩基混凝土质量能够检测出来。但桩外孔检测技术的检测长度有限，检测频率也有限，本工程桩基长度比较大，无法准确检测出全部桩基结构，只能对桩基的断桩、夹层等质量缺陷进行判定。
第二，桩内单孔透射法。如果在桩基施工中，只预留了一个孔道，则可以采用桩内单孔透射法，此种并不能作为桩基完整性检测的主要手段，只能作为桩基完整性检测的辅助或者补充手段，在桩基钻芯取样结束之后，才能使用。在具体检测中，为最大限度上保证桩基检测效果，可通过隔声材料，将检测设备和检测对象相互隔离开来，孔内声波，通过换能器和耦合水的共同作用进入孔内，通过声波在混凝土结构的反射、折射等多种声学参数来分析桩基混凝土施工质量。和桩外孔透射法相比，桩内单孔透射法检测过程更加复杂，但获取的声波数据更加丰富，因此，在应用此项技术时，需要同时联合信息分析技术，降低检测难度，保证检测到的声波信号更加科学有效。
第三，桩内跨孔透射法。在桥梁桩基施工中，预留出两根或者两根以上声测管，将声波接收换能器，发射换能器分开独立布置。在进行混凝土桩基完整性检测过程中，促使发射换能器发出声波穿透桩基，通过接收换能器对声波信号进行全面收集和整理，从而达到桥梁桩基检测完整性的各项数据【3】。但此项技术并不能实现对桥梁桩全部结构质量的全部检测，其检测范围只适用于发射换能器和接收换能器辐射范围中的桩基混凝土质量检测。此外，接收换能器和发射换能器的的位置具有很强的差异性，因此，检测形式多样化，包括：斜向检测、扇形扫射检测、平满检测等。
3.4声波透射法检测标准
在应用声波透射法进行桥梁桩基完整性检测时，要充分结合混凝土参数的临界值、混凝土中声波传输速度的最低限制、自身质量的安全测试、PSD判断依据等，精确推算出桥梁桩基存在缺陷的种类、范围、大小等，并按照相应的规定和标准，进行系统综合的判定【4】。
3.5声波透射法检测步骤
第一步，对桥梁桩基采用水平检测法进行普通检测，找到存在异常或者缺陷的大致范围。
第二步，通过更加详尽的测量范围，对声波出现异常的位置进行合理、精准的检测。如：斜测、扇形测量等，都可以更加精确的定位桩基质量缺陷。
4 声波透射法应用效果分析
在本工程施工中，桩基完整性检测中采用声波透射法，取得了良好效果，通过声波透射法得到了相应的曲线图和波列图。超过96%的钻孔灌注桩中声波传递速度在4700m/s左右，表明这些桩基质量达到设计要求，完整性为Ⅰ类，部分桩基存在异常，主要是沉渣问题，完整性为Ⅲ类，然后采用钻芯取样法进行深入检测，验证了声波透射法的检测结果，且桩基底部沉渣后超过25cm，属于粉质土沉渣。经过研究，确定了引发沉渣的主要原因为是在混凝土浇筑时发生了塌孔问题【5】。此外，也有部分钻孔灌注桩，桩径、桩长等指标略大于设计值，传统低应变法检测深度有限，无法对桩基进行全面检测，并且检测误差比较大。通过声波透射法有效解决了这些问题。在桥梁桩基完整性检测中应用声波透射法，可保证检测精度和可靠性，值得大力推广应用。
结束语
综上所述，本文结合工程实例，分析了声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用，分析结果表明，声波透射法是一种无损检测技术，具有速度快、检测精度高、检测过程方便快捷等多重优势，被广泛应用在桥梁桩基完整性检测中。主要是超声仪通过换能器在预埋的声测管中发出或者接收声波信号，从而实现对桩基完整性检测，具有传统检测技术无法比拟的优势，合理应用声波透射法，对我国桥梁事业持续健康发展有重要意义。
参考文献：
[1]谢瑞.声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用[J].工程建设与设计，2018，No.389（15）：73-74+77.
[2]季晓满.声波透射法在桥梁桩基检测工作中的应用[J].科技创新与应用，2018，256（36）：174-175.
[3]李孝雄，刘江，邸云菲.跨水域桥梁桩基础施工关键技术[J].安徽建筑大学学报，2018，26（06）：16-20+39.
[4]钟菊芳，张伟.透射波法和声波CT在桩基检测中的应用[J].沈阳建筑大学学报自然科学版，2018，34（2）：310-322.
[5]梁金福，李梅，林宁.声波透射法检测地下连续墙时声测管布置方式研究[J].工程建设与设计，2019，399（01）：63-64+67.
论文作者:王剑波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：桩基论文; 声波论文; 桥梁论文; 完整性论文; 混凝土论文; 换能器论文; 质量论文; 《基层建设》2019年第26期论文;