桥梁桩基检测中声波透射法检测的应用
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摘 要：文章从声波透射法基桩检测的基本原理和方法出发，简要探析桥梁桩基检测中声波透射法检测的应用状况。
关键词：检测；声波透射法；应用；桥梁桩基
1 声波透射法的原理
声波透射法具有非常高的准确性，可将桩身缺陷大小以及部位详细的找出。而声波透射法应用的重要体现之一是声波特性，第一，预埋两根之上的竖向且平行声测管在测桩柱内以当作检测的通道，利用清水的特性注满于管中，接着把超声脉冲发射换能器和接收换能器放进声测管中，当超声仪对发射换能器作用时会有超声脉冲产生，桩体混凝土会被超声脉冲穿透，从而接收的换能器，仪器将会对差声波的波形进行接收并显示，读出超声波穿过混凝土后频率、波形以及波幅等对应的值，检测是否有缺陷存在桩身是由经过桩身的缺陷会导致波形或声参数发生变化来确定。声波透射法主要的检测对象是声测管间混凝土的质量，通常不是匀质弹黏性材料的混凝土都是由许多材料共同进行配制而成，当混凝土内存在可以查明的较重缺陷的时候，会使波在传播时产生绕射与散射的情况；依据超声波第一次到达的能量衰减、时间、频率变化幅度等特性，可以得出检测区内混凝土密度的准确数据。
2 桩基检测
2.1 检测仪器
检测仪器采用国内外先进的超声波检测仪和标准化双孔式径向换能器。声波发射的脉冲属于矩形或阶跃脉冲比较好，电压在200-1000V间。
2.2 检测前的准备工作
首先，仪器系统的延迟时间是用标定法进行确定。然后，算出声测管及耦合水层声修正的值。再次，测出桩顶相应声测管外壁之间的长度。最后，注满清水于每个声测管中，对声测管畅通状况检查；换能器可在全程范围自由升降。
2.3 声波透射法检测的方法
依据桩体中超声波换能器通道布置方式，把超声波透射法的基桩检测划分为桩内单孔透射法、桩外孔透射法和桩内跨孔透射法。双孔检测应用最为广泛。在通常情况下这里不做探讨，在比较特殊的情况下可做检测使用的一般只有一个孔道，比如为了方便日后钻心的检测，那么钻孔取芯后要了解芯样周围的混凝土质量，此时可以采用单孔检测法，具体方法为在孔中放入换能器，中间用隔声材料隔开。经发射换能器之后，超声波会穿耦合水和孔内护壁混凝土表面，适当滑行在混凝土表层一些距离之后，再次通过耦合水分离到接收换能器，超声波在孔壁混凝土中传播的时候每一方面的声学数据就可以通过这种方法检测出来。在运用桩内单孔透射法时，首先要把管中干扰排除掉，若孔道设计有钢质套管则不可用该法，这是由于超声波在孔壁混凝土绕行速度受到钢管的影响。在桩的上部结构施工完整的情况下，可以钻一个孔道在桩外部最近的土层里以作该次检测通道，检测时在顶部放一个大功率的平面换能器，沿桩外孔护壁慢慢把接收换能器放置其中，此时超声波自上而下沿混凝传播，穿透桩孔间每一层土层，经过孔道达到接收换能器，将透射超声波声学参数依次给检测出，由变化的数据对桩身进一步判断。由于土里的超声波有减弱快的局限性，这就将可测桩长的距离缩减的很短，而且只能判断断桩等浅显层面的问题。比较而言，就现在的检测方法来看桩内跨孔透射法属于较全面的检测法之一，属于超声波透射法检测桥梁桩基中最主要的形式，此种方法是在桩内埋入不低于两根声测管，在管中注满清水之后，在管道中把发射和接收换能器安装好。在检测的时候，发射换能器是超声波的首站，之后将两管之间的混凝土穿透到接收换能器上，由发射换能器到接收换能器扫过的所有部面积是声波脉冲真正检测有效的范围。对不同的情况要采用一种或者多种的测试方法对其进行检测，进行声学参数的采集，由波形的变化情况，对桩身混凝土的强度进行判断，并且判断出桩身混凝土质量的好坏，采用跨孔法检测时，由两个换能器高程相对的变化情况，又有交叉斜测、扇形扫描测、平测以及斜测等一些方式，检测时运用要与实际相符合。
2.4 检测标准
对桩身类别的完整性确定时要结合到混凝土参数的临界值、混凝土声速的最低限值、自身质量可疑点的安全测试、PSD判据，并精确算出缺陷的大小和范围，依据分类原则相应规定对其进行综合评判分析。
2.5 检测步骤
一般检测的过程主要有两步，第一，对各个桩基采用水平测量法进行普查，将声波出现异常的位置找出。第二，采用更加详细的测量法对声波出现异常的位置进行检测，其中更加精准对异常范围进行确定的方法就包括斜测以及扇形测量等。
3 数据的分析和判定
对数据进行分析判定时，其声波透射法的分析通常是对采样点相关参数测量值分析，然后用数理统计法对剖面声速和波幅等参数进行计算，综合分析桩剖面的所有参数，再和PSD值相结合对其综合分析，最后进行甄别桥梁桩身的完整性。具体完整性的划分如表1。
（1）声波透射法检测灌注桩主要是简要分析波幅、主频以及声速，并且进行记录和检测波形。对其判断主要是通过以下几个方面：实测声波波形、波速判据、波幅判据、主频判据以及PSD判据。（2）主要的根据对象是超声波的幅度和桩身声速等出现异常达到的程度，而且还与超声波发生波形异常的程度相结合综合分析桩身斜测最后的结果。（3）由各个声测线完整性的函数值统计分析出各个检测横截面完整性类别的指数K。（4）根据检测后的特征和范围的确定对桩身完整性的种类进行分析并判断确定。
4 工程概况
某高速公路第五合同段，起讫里程为K5+960～K7+571.525，标段长度为1.57千米。桥梁和路基是其工程的主要内容，主线桥梁总共的长度为700米，桥梁设计的基本类型是钻孔灌注桩。本工程之中，对桥梁桩基的完整性进行检测主要是用声波透射法来进行，并且通过该法全面了解桩身的具体情况。由于某建设集团有限公司的委托，实行了基桩无损检测了该标段桥。检测时发现距离桩顶七到八米之间的范围里，波幅和声速都没达到异常的临界值，7-8米之间剖面的最低声速小于标准数值，并且PSD值也比较大。因此可知7-8米之间已有缺陷区存在，使得结果是较大PSD值与声速和波幅的离差系数。结合地质勘察报告等各方面报告以及一切可能性的因素，对其综合分析可知7-8米桩属于沙砾夹层交汇的位置，泥浆护壁不够是其真正的原因，施工的时候，在灌注混凝土时会有一些水泥砂浆被带走，从而形成该缺陷。
5 结束语
随着城市化进程的发展，声波投射法越来越广泛地运用于各大工程中，结合该方法自身具有的优势，对桥梁基桩的判定、缺陷及常见问题进行总结和分析，有快捷、覆盖面大、定量解释准确等优点，利用声幅作为判据，对于混凝土的均匀性和连续性检测而言，其声波透射法属于最可靠、最直观的检测法。声波透射法的应用。可以更好服务于桥梁施工建设之中，提供技术以确保提升质量以及安全管理。
参考文献
[1]阚玉达.超声法在基桩混凝土检测中的应用[J].山西建筑，2007，33（17）：132-133.
[2]龙春华，丁洁栋.声波透射法在桥梁桩基检测中的应用[J].中国水运，2009，9（11）：171-172.