摘要：超声波法作为检测基桩完整性的一种行之有效方法，无疑是桩基混凝土连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级检测的重要参考依据，它能准确测出混凝土灌注均匀性及强度等级等性能指标，确保桥梁桩基结构安全发挥着重要的无损检测作用。本文分析探讨了超声波法在桥梁桩基检测中的应用情况，以供参阅。
关键词：超声波法；桥梁桩基；检测；应用
引言
在桥梁桩基工程中因为受到岩土条件以及施工技术的影响，并且桩基施工具有隐蔽性，很难发现桩基的质量问题，要对质量问题进行处理也就更难。所以，桩基的检测工作是整个桩基工程中非常不可或缺的环节，只有做好桩基检测，才能够对桩基的质量和安全进行保证。超声波法是一种有效的桩基检测技术，被广泛地运用在桥梁桩基检测中。
1使用超声波法检测桥梁桩基的相关原理
根据传播方式和接收方式不一样,超声波法可以分为两种方法,一种是超声波透射法,另一种是超声波回波法。超声波回波法主要运用于材料介质比较均匀,而且介质对超声波阻碍和影响都比较小的材料,比如金属材料的检测。超声波透射法相比回波法,它的抗干扰能力比较强,而且对材料介质没有过多的限制,所以在桥梁桩基检测中,运用更为普遍的是超声波透射法。超声波透射法检测桥梁基桩的原理,首先是通过预先在基桩内部安装若干根的声测管,把能超声波发射和接收的探头分别放人声测管中,并用清水把声测管灌满以作藕合剂。然后把探头中的脉冲信号器发出的电脉信号冲加到发射换能器电压体上转变成超声波脉冲,通过超声脉冲信号穿过整个基桩来测量基桩的相关系数,然后通过连接接收器信号,查看超声波信号。关于超声波接受器所显示的信号信息,检测人员可以根据接收超声波脉冲信号所用时间的长短、超声波的波动幅度、超声波脉动频率以及超声波的形状频谱等数据参数来判断桥梁基桩所用混合凝土质量是否充实以及基桩混凝土出现离析、蜂窝等缺陷的具体位置及大致分布范围,从而对桥梁基桩的总体强度和均匀性做出质量等级评判。
2桩基超声波检测法的具体应用
2.1超声波现场检测的处理
从上述超声波法对桥梁桩基检测的基本原理可知，超声波法是通过在基桩内部预埋声测管进行检测的，而声测管预埋的数量直接关系着检测基桩截面的数量，从而决定检测的精确度。当预埋的声测管数量越多，超声波所能检测到的基桩截面越广范围越大，越能确保基桩缺陷位置的准确性，但是检测截面范围越广，自然会增加相应的检测成本，所损耗的人力物力自然会大。反之，预埋的声测管数量越少，所能检测的基桩截面越小范围约小，对存在缺陷的基桩位置可能难以检测出来，这就减低了超声波检测的精确性和可靠性。所以，在预埋声测管之前，要根据桥梁基桩的直径来确定预埋声测管的数量，这样才能提高超声波法对桩基检测的有效性，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）规定，桩径小于或等于800mm时，不得少于2根声测管；桩径大于800mm且小于或等于1600mm时，不得少于3根声测管；桩径大于1600mm时，不得少于4根声测管。
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2.2超声波法现场检测
首先，依据被测桩的桩径选择合适频率的换能器和仪器参数，超声波谐振频率为30～50kHz，电压幅值为200～1000V，并且整批桩的检测过程中检测参数应保持一致。其次，将超声波发射、接收换能器通过深度控制分别置于两根声测管的顶部或底部，以同一高度或一定的间距同步升降，以设定的测点间距对灌注桩逐点检测声学参数并记录换能器所在深度。检测过程中应随时校正两个换能器的高度，累计相对高差不应大于20mm。最后，对于全自动或半自动超声波检测仪，换能器提升速度应通过试验确定。尤其对于大直径桩，换能器提升速度过快，对超声波信号的采集有很大的影响。对局部小缺陷桩影响尤为明显，严重时会导致换能器接收不到信号，使图形信号严重变形，引起对桩身质量的误判。推荐提升速度为3m/min。
2.3对于超声波检测数据的相关分析
用超声波法检测桥梁桩基缺陷，对所收集到的超声波相关结果数据分析，主要从三方面来分析，一是根据超声波声速临界值，二是根据超声波波幅临界值；三是就是PSD（斜率法），通过综合这三方面的相关数值对桩基缺陷进行。（1）关于超声波声速临界值数据分析。由现场所测的数据通过相应的软件可以绘制出声速—深度曲线，其声速由所读的声时得出，声速—深度曲线靠声速变低一侧有一声速异常判断临界值线，声速异常判断临界值由概率统计法求得，具体方法参考《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）10.5。在检测桥梁桩基缺陷位置时，某一检测剖面或多个检测面连续出现一个或多个测点的声速值超临界线，那么则可判断该处桩基可能存在缺陷。（2）关于超声波波幅临界值数据分析。超声波波幅对比声速对缺陷反应更灵敏。由现场所测的数据通过相应的软件可以绘制出波幅—深度曲线，波幅—深度曲线靠波幅变低一侧有一波幅异常判断临界值线，波幅临界值是通过接收换能器所发射的超声波信号的波幅信号的二分一值来决定的，即波幅平均值减去6。同理，当所检测的基桩超声波幅均在临界值线之内的，则表明基桩完整，反之，当所检测的基桩在某一检测剖面或多个检测面连续出现一个或多个测点的波幅值超临界线，那么则可判断该处桩基可能存在缺陷。（3）关于PSD（斜率法）数据分析。PSD值是声时－深度曲线上相邻两点的斜率与声时差的乘积，它与超声波波幅一样是比较敏感的，可以作为辅助异常声测线判据。当所检测的桩基PSD值在某深度处突变时，宜结合波幅变化情况进行异常声测线判定。上述的三种声测线声学参数，声速波幅联判，是最主要的判断基桩缺陷的方法，PSD法是辅助方法，检测人员需结合这几种方法对所检测的基桩进行综合判断。
3未来趋势
声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测，对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出积极的贡献。随着国家检测技术的发展，桩基将得到更广泛的应用。那么如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性，则是工程界面临的重要问题。通过实践和假设建议从以下几方面考虑对展望声波透射法桩基检测的前景：（1）声波透射法桩基检测要求预埋声测管，使得声测管对桩基缺陷进行处理成为可能，对这方面进行研究将开辟一条集检测与补强加固于一体的、安全可靠的、经济有效的途径，使声波透射法桩基检测更为经济可靠。（2）现阶段对桩基桩身完整性的评判采用波速、波幅、频率等单一的指标或者简单的两种指标的组合作为判断方法，没有考虑这几个指标的综合作用对桩基质量评判的结果，结合工程实际改善数学模型，加强理论研究，对声学参数进行频谱分析，并将它纳入到混凝土强度和混凝土缺陷检测中去，可大大提高检测结果的精确性，减少误判率。（3）现阶段对桩基础的无损检测结果判定只是停留在定性的水平上，没有做出定量分析，对于要求较高的桩基检测这是不够的，有待于进一步研究。
结束语
总而言之，超声波法是能比较良好的反映出基桩缺陷的桥梁基桩检测方法，而且它操作起来也相对比较简单。只要能掌握好超声波法的基本检测原理，同时选择正确的超声波检测方法，就可以正确对桥梁基桩进行检测。
参考文献
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[3]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.
论文作者:焦亚军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/27
标签：桩基论文; 超声波论文; 波幅论文; 桥梁论文; 声速论文; 临界值论文; 缺陷论文; 《防护工程》2018年第29期论文;