超声波技术在路桥桩基检测中的运用探讨

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【摘要】基于超声波检测技术应用上的可行性，在分析超声波检测技术基本原理的基础上，着重对这种技术对桥梁桩基检测方法及如何通过数据分析来判定桩身完整性进行了较为深入的阐述，对于相关人员在实施桥梁检测时具有一定的参考作用。

【关键词】超声波技术、桩基、检测

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

自然界中的弹性波有很多种类型，声波是一种能在混凝土和岩土等介质中传播的弹性波，因而当声波在这些岩土及混凝土介质中的传播过程，有关弹性波的传播规律，对于声波来说，同样也是适用的。声波的波速大小，既跟弹性介质的性质有关，也跟弹性介质的种类有关；因种类和性质不同的弹性介质，其相对应的密度及弹性常数也存在着差异，这就使得声波在这些介质的传播速度发生变化。应用人工方式发出的声波，并保证利用相关仪器能够接收到其波速，并能对其波速进行分析测定，以此来对混凝土在承载力和完整性等方面的特性以及岩石的内部形态和特征做出相应的判定，这就是当今工程中广泛应用的超声波探测技术的理论依据；以下就结合某地桥梁桩基检测工程的具体情况，着重探讨一下超声波技术在路桥桩基检测中运用这个问题。

2、关于运用超声波检测的基本原理分析

在检测桩基过程中，在混凝土之中的传播速度，声波通常为4000m/s左右，若碰到混凝土之中存在着裂隙、夹泥或者密度出现较大差异等原因时，则会让声波出现减弱，一部分声波因受阻于混凝土的缺陷（上述的裂隙、夹泥等），这样就减小声波在混凝土之中的传播速度、延长声波在混凝土之中的传播时间，并且出现漫射这种现象；此时一旦碰到空气界面（空洞）就会出现散射和发射，致使声波的振幅降低；由此可见，正因为岩石、混凝土等存在着这些缺陷，改变了声波的传播路径，促使声波波形出现畸变；所以，只要混凝土存在着缺陷，就会减小和降低声波在其中传播的振幅和波速，并使其波形产生畸变，这就是运用超声波检测桥梁桩基的基本原理。，

3、超声波技术检测桥梁桩基的方法分析

3.1 进行测试的基本要求。当前进行桩基检测，多应用超声波检测仪，其主要构成，如下图所示：

图1 超声波检测仪构成示意图

根据规范要求，被检测的桩把一塑料管或金属管进行垂直预埋，并封闭该测管下部、加盖上部；其内径通常为60mm左右，管口比桩顶高出100mm左右，在确保竖向平行前提下，粘结牢固于混凝土；以桩径的大小来确定测管的布置及数量，其相应标准可用下表来表示：

表一 桩径大小与埋管数量的关系表

通常以不同测管的数量来进行测管的布置，具体如下图（图2 测管布置示意图）所示。

3.2 进行测试的基本步骤。通常，应用超声波技术进行桩基测试，可从以下这些步骤来操作：

①基于同批次检测桩桩径，在把合适换能器确定出来基础上，进行仪器参数的设置，并以标定法来把仪器系统迟延时间确定下来。

②量测、核实用于检测桩基测管的几何参数；以清水注满声管，以检查换能器的升降及管道的通畅状况；并以相关参数来修正耦合水层声时及声测管，把两根声管作为一个检测剖面组合，在完成所用声管的剖面全组合后，把检测简图绘制出来。

③在标志深度测管测点所在地，放入各个接受换能器及发射探头，在确保标高相同时进行同步升降，通常测点间距≤250mm，把所接收信号的时程曲线进行实时记录，并完成周期值、首波峰值及声时的读取；基于测试简图来进行检测所用的检测剖面。

④初步分析所用的测试数据，在此基础上，进行加密测试桩身质量有问题的那些测点的周围，以便能把桩身缺陷的范围及位置准确判定出来。

图2测管布置示意图

4、通过相关数据分析判断桩身的完整性。当前，通常通过声速、声幅及PDS的判据，来对桩身完整性进行判定，通过对实际波形图、各声学参数临界值及综合各判据所得结果进行分析，来评价桩身的完整性；此外，还可结合之主频判据、由声时判据演化而来的声速判据等来对桩身完整性进行评价，通常进行评价可依据现行桩基检测技术规程来实施操作，具体进行综合判定可依据下表来操作：

表二 关于桩身完整性的判定表

在辨别桩身完整性，应以各声学参数的不同对不同缺陷特征的混凝土进行反映，通常混凝土的弹性性能由声时来体现，混凝土界面状况由波幅衰减来反映，再对各深度波形特征及各参数进行综合分析，就可以判定出桩身的质量及完整性，具体如下表所示：

表三关于桩身混凝土质量判定的依据表

5、某地桥梁桩基检测工程实例分析

以该工程第15号墩的5号桩为例，其桩径、桩长分别为1.5m和16.0m，把三根检测管以正三角形形状进行布置；检测仪器为RSM-SY5声波仪，应用双发平侧，其测点之间距离确定为25.0cm，检测过程遵循从桩底到桩顶这个方向逐点进行检测；通过分析，并把声幅-深度曲线、声时-深度曲线绘制出来，根据该曲线形状，就可判定期波动、声幅及波形均无异常，参照PSD判据，就可对这个工程的5号桩桩身完整性及质量做出判定。

6、结束语

综上所述可知，应用超声波技术来对路桥桩基进行检测是比较准确可靠的，在实际工程建设过程中，加强研究和应用这种检测技术，对于科学评价路桥桩基桩身完整性及对缺陷桩身实施合理处理均具有一定的促进作用。

【参考文献】

1.毛俭.超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究.[J].城市建设理论研究.2012.21

2.侯锋锋.桩基超声波检测技术探讨及案例分析.[J].城市建设理论研究.2012.08