探讨桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用

探讨桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用

张俊

身份证号码：3209021983061xxxx

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进桥梁建设项目的增多。在桥梁工程中，很大程度上决定桥梁稳定性、强度和耐久性的就是桥梁的桩基，为此在桥梁建设中一定要把握好桩基的建设质量。在桩基混凝土的检测方法中，主要有超声波法、高应变动测法、低应变动测法、钻芯法这四种方法，其中超声波法以其综合优势和特点被经常用于桥梁桩基混凝土检测中。本文就桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用展开探讨。

关键词：桥梁建设；桩基工程；混凝土检测；超声波法；应用技术

引言

桥梁桩基混凝土采用超声波检测技术检测混凝土的完整性和强度指标，可以为公路桥梁的验收提供科学依据，桥梁桩基施工具有高度的隐蔽性，施工质量缺陷极不容易被发现，质量事故的处理成本较高、技术难度也较大。桥梁桩基检测是桩基施工质量控制的必要环节。

1超声法在桥梁桩基混凝土检测中的原理

在现有的桥梁桩基混凝土检测方法中，超声法由于检测方便、快捷，是最为常用的方法之一，运用超声法对桥梁桩基的检测原理是：超声检测仪内部具有一个超声脉冲波的发射源，在对混凝土进行检测时能够像混凝土内部发射出高频率的弹性脉冲声波，同时在超声检测仪中还设置有精度非常高的声波接收系统，这一系统能够准确地记录高频脉冲波在桩基混凝土内部的传播过程所展现出来的脉动特性。一般来说脉冲波的波动特性都是非常规律的，但是如果在混凝土内部存在不连续的截面或者损坏的截面时，混凝土内部的缺陷就会对脉冲波造成阻抗的影响，使得原本规律的脉冲波在到达该截面时会发生反射和投射，至使声波接收系统接收到的脉冲波呈现出不规律、能量偏低的特点。如果是混凝土内部存在着严重的蜂窝麻面、松散孔洞问题时，混凝土的破损部分会对脉冲波造成更大的影响，使得脉冲波发生更加明显的反射和投射。工作人员在使用超声检测仪时，根据声波接收系统所表现出来的声波的初始时间和接收时间、波形的变化、频率的变化以及声波能量的衰减特点等特点，能够计算出检测区域内混凝土的密实程度。

2超声法在桥梁桩基混凝土检测中的应用

2.1桩基检测准备工作

（1）预埋声测管。投射法检验桩基工程总体质量时还需要在桩基的内部放入声测管，在声测管材料的选择上，应该尽量选择金属材料的，最好螺纹连接的方式，声测管的内径大小要满足于大于换能器外径1.5cm。声测管可以采用和钢筋笼一样的捆扎方式进行安装，封闭的位置应该高于桩基30cm，这是为了防止杂物进入。（2）设备检查。在检查桩基工程是否良好的前提是检查检测设备是否没有问题，以免影响检测的结果。检测桩基的设备主要有声波测试仪、换能器和显示系统组成，除此之外还应对超声波检测所延迟的时间、声时进行及时的修正，声时修正值t'=（D–d）/vt+d–d'/vw，式中：D为声测管的外径长度（mm）；d'为换能器的外径长度（mm）；vt为声测管壁厚度的声速（km/s）；vw为水的声速（km/s）。

2.2桩身的检测工程

首先，操作人员要在扶正器上安装好换能器以及用于接收换能器，随后将扶正器放置在预先设置在桩身中的声测管中，并且保证扶正器能够在声测管中自然地进行上升和下降。在开始检测之前，操作人员要对超声检测仪上的具体参数进行调整，从而让接收到的超声波信号具有比较高的信噪比，从而有效避免噪音的干扰，使得波幅能够更好地在显示器中展现出来。在对桩身进行检测时，要以0.2米或0.5米为检测单位，安排测点之间的间距，如果在检测的过程中发现某一部分所得到的超声波特性有很大变化，则应当在该点附近增加更多地测点，从而对混凝土缺陷更好地进行检测。与此同时，操作人员应注意尽可能地将发射换能器和接收换能器放置在同一高度的位置或者是相差高度为定值的位置，避免因高差的变化而对检测结果造成影响。在检测的过程中，一般是采用从声测管的下部逐渐向上进行检测，操作人员要密切关注在不同测点中超声波传播时间、声波频率、波幅等参数的变化，对于一些有异常特点的波形要迅速进行记录，随后对这一区域进行更多测点的测量，可以采用平测、斜测、扇形扫测或者双向斜测的方法进行检测。桩基中一般有很多根声测管，那么操作人员应当将两根声测管作为一组，对桩基混凝土的质量进行分组检测。在检测完桩基内的每一根声测管之后，为了提高检测结果的准确性，操作人员要对桩基随即抽取，进行重复检测，一般在实际工程中重复检测的桩基数量应当控制在全部检测桩基的10%到20%之间。对于重复检测的结果，操作人员应当尽可能确保二者声波传播实践的相对标准差处于5%的范围之内，而声波波幅的相对标准差则处于10%的范围之内。如果同一根声测管的两组检测结果出现了较大出入，那么操作人员要及时对出现异常的区域进行重复检测，直到得到符合要求的数据为止，从而保证桩基混凝土质量检测的准确性。

2.3超声波检测桩基的注意事项

（1）超声波声测管埋设时必须保证各声测管之间相互平行对称，探头可以在声测管内同步自由的伸缩，桥梁声测管埋设根数与桩基的直径密切相关，公路桥梁工程中桩径小于800mm时声测管一般为2根，桩径大于1600mm时声测管一般不少于4根，桩径在800mm～1600mm时声测管宜采用3根，采用仪器检测时每2根声测管为一组分别进行检测。（2）桩基应该在成桩28d后进行超声波检测，桩头部位先开挖和破除桩头，表面磨平后再进行检测，必要时在表面铺水泥砂浆整平检测面，破桩头要注意保护成桩时埋设的声测管，注意声测管内不得掉进混凝土残渣等杂物，不得灌入泥浆而影响测试探头顺利放入桩底，必要时应采取相应的技术处理措施。（3）声测管应与钢筋笼的主筋牢固的绑扎在一起，禁止采用焊接形式与主筋焊接在一起，沿桩长每隔不超过3m采用铅丝绑扎一道，声测管口接头处与主钢筋点焊连接，声测管采用铸铁管制作，铸铁管壁厚满足设计和规范要求，要特别注意铸铁管接头处的焊接质量，保证声测管的内径有足够空间，换能器能够在声测管内部自由伸缩。（4）超声波检测仪器由数据采集系统、成对换能器组成，检测仪器符合鉴定有效期内的技术性能要求，检测前进行严格的律定试验，波形清晰、声时准确，换能器的精度要符合成桩的设计要求，尽量采用重量相对较大的换能器，换能器要能够同时收放、高度始终保持一致。（5）超声波的频谱分析通过各频率的分量幅度解析，找出幅度最大的主频率，在频谱分析时截取不同的波列长度将得到不同的频谱曲线，在频谱分析中要考虑分辨率和漏波对检测精度的影响，同时考虑叠加波对检测的不利影响。（6）检测中要获得一次波频谱特性，桥梁桩基检测要合理选取采样的频率，使信号的频谱分析有足够的精度，最大限度的降低时域精度和频域精度的影响范围。

结语

运用超声波法对桩基混凝土进行检测，由于其运用的是桩身内的预埋声测管，因此不会对桩身造成影响，同时这种方法操作便捷、技术可靠，能够准确地反映出桩基混凝土的实际情况，能够帮助提高桩基混凝土检测的质量和效率。

参考文献：

[1]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（4）.

[2]王君，杨杰.超声波CT技术在某桥混凝土构件无损检测中的应用[J].西南公路，2018（3）.

[3]潘慧明.超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的试验研究[J].西南公路，2016（2）：78-80.