桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的应用

桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的应用

邢俊彦

身份证号码： 14272619820318****

摘要：在桥梁施工中，灌注混凝土桩经常出现塌孔、断裂、缩颈、离析等质量缺陷，对桩基承载力和桥梁上部结构的稳定性造成严重影响。为保证桥梁工程整体施工质量，必须对桥梁桩基进行无损检测，判断桩基的完整性。超声波检测技术是目前对桩基完整性检测最为精确的检测技术之一，在桥梁工程检测中得到了广泛应用。

关键词：桥梁工程；桩基检测；混凝土

1 工程概况

某高速公路项目桥梁工程建设在地质平坦的区域，全长256m，桥梁上部结构为预应力混凝土箱梁，下部为柱式桥墩、肋板式桥台。桥梁建设区域分布大量冲沟，相对高差在100～250m，桥梁桩基施工采用钻孔灌注桩和水下混凝土灌注施工技术，共建设60根桥墩桩、24根桥台。在检测混凝土桩基质量时采用无损检测技术，即超声波检测技术，对桩基完整性检测评价。

2 桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用

2.1 超声波检测仪

本工程桩基检测采用RSM-SY7基桩多跨孔超声波循测仪，该检测仪拥有四通道自发自收基桩剖面全组合超声波检测功能，同步完成六个检测面的测试，具备检测效率高的技术应用优势。超声波检测仪采用无线通信，通讯有效距离30m[1]；信号触发，采样间隔0.05～400μm；增益精度0.5d B，声幅准确度小于3%，声时准确度小于0.5%，接收灵敏度小于30μV。

2.2 声测管埋设

在本工程中，桩基检测埋设3根声测管，将声测管固定在钢筋笼内，采用螺纹连接方式；声测管采用内径为6cm的金属管，去除管内杂质，保证管内光滑，封闭声测管下端；声测管的管口高度要高出桩头不小于20cm；声测管安装时，采用适当方法加以固定，保持成桩后的声测管处于平行状态[2]。

2.3 桩基检测

2.3.1 现场检测前检查

(1）在本工程检测前，检查待测桩基的桩号和墩位；检查桩基的设计资料、施工资料是否与实际情况相符；检查桩头破损情况；检查有效桩长和桩径是否在超声波检测仪的检测条件范围内。

(2）检查声测管上部保护情况，以及清水注满情况；检查检测仪器设备及其元件是否处于正常工作状态，检测界面是否正确。

2.3.2 现场测试

(1）沿桥梁前进方向对被检测的桩基声测管编号，每两个声测管为一组，构成桩基混凝土纵剖面，测量声测管口外壁的距离，记录数据[3]。

(2）设置测试参数，用深度标志标识发射换能器和接收换能器，将其分别放置到两根声测管的底层，同步调试发射换能器和接收换能器，使其匀速提升，两种换能器累计提升高差控制在20mm内，保证测量数据信息获取的有效性。

(3）为准确测定桩基混凝土缺陷的范围和位置，要对可能有质量缺陷的混凝土进行加密测点，并且配合采用扇形扫描、等差同步的测点布设方法。

(4）在检测过程中，逐一记录剖面检测结果，初步评估混凝土质量缺陷的位置，对单根基桩桩长进行复核，检测基桩混凝土的每个剖面[4]；在测试完单根基桩的所有剖面后，根据获取的检测数据初步判断基桩完整性；复核检测数据，无误后进入下一根基桩检测。

(5）检测同一根桩基时要保持检测仪器的各项参数不变，在检测后密封已检测基桩的声测管及其管口，以备复查；将超声波检测仪装箱，收集整理现场检测资料。

2.3.3 数据分析

在室内借助分析软件处理检测数据，核对各桩基的设计参数，输入检测仪器的设备编号、各检测桩基声测管编号，校对声测管布置示意图；研究检测剖面上各测点的波形，确定首波位置，根据不同测点获取波幅、声速、声时、PSD值分析是否存在异常点，按照检测规程得出检测结论[5]。

(1）声速判据，在声速出现畸变时，表明桩身存在缺陷，混凝土强度不足。判断标准为：声速在4500～6000km/s，表明混凝土质量优；声速在3500～4500km/s，表明混凝土质量良好；声速在3000～3500km/s，表明混凝土质量差；声速小于3000km/s，表明混凝土质量非常差[6]。

(2）波幅判据，根据首波的波幅判断混凝土是否存在蜂窝、孔洞、离析等不均匀性，当测量波幅低于振幅临界值时，可判定该区域为质量缺陷可疑区域。

(3）波形判据，波形是后续发射超声波叠加而成的，可用来作为声速、波幅、PSD判据的补充判据，以保证桩基质量判断结果的可靠性。

(4) PSD判据，PSD是声时—深度曲线上相邻两点连线的斜率与声时差的乘积，当声时发生变化时，PSD会出现大幅度变化，更容易判别混凝土质量缺陷的所在位置[7]。

2.4 检测结果

2.4.1 传统判别

(1）在本工程桩基础0#台右幅桩基0#～4#桩的检测中，声速小于3000m/s，波幅小于100d B，整个波形图振幅偏小，表明桩基存在混凝土强度不足的问题。造成这一问题的原因可能是混凝土振捣操作不规范，或者在浇筑混凝土时未能排干净桩基钻孔内的水，导致局部桩基混凝土稀释，强度未能达到设计要求。

(2）在本工程12#桩检测中，第一个剖面0～4m显示波幅，声速畸变；第二剖面显示波幅，在6.2～7.8m之间出现声速畸变，波形无规律。表明桩基混凝土存在夹泥问题，造成这一问题的原因可能是泥浆护壁不及时，或在浇筑混凝土时出现较长时间中断，或在导管提升过程中未能控制提升速度。

(3）在本工程8#桩检测中，声速、波幅严重偏离判定值，波形呈无规律状态，桩底24m以下出现明显的声速、波幅值衰减，表明桩基存在沉渣问题[8]。造成这一问题的原因可能是清孔不干净，或者混凝土浇筑过程中出现桩底夹泥。

2.4.2 新的判别

在本工程桩基的超声波检测中，为准确检测出桩基更加细微的缺陷，在采用传统判别方法的基础上，提出了两种新的判别方法，分别为：

(1) PTV判据。PTV表示声速～声时在同一测点的比值，这一判断依据是对声速敏感性的明显增强，能够更加准确判断混凝土离析、夹泥、断桩、塌孔问题。在本工程7#桩检测中，根据检测数据显示可能存在混凝土质量缺陷。根据声速异常判断桩基1.3～1.5m、2.9～3.1m、2.8～4.1m可能存在质量缺陷；根据波幅判断桩基1.0～1.2m、1.5～2.4m、2.6～2.9m、3.1～3.5m可能存在质量缺陷；根据PSD判断桩基0～1.8m、2.0～2.8m、3.1～3.4m可能存在质量缺陷；根据波形异常判断桩基1～7m之间存在质量缺陷；根据PTV判定0～0.1m、0.6～1.2m、1.5～1.9m、2.3～2.5m、3.0～4.5m可能存在质量缺陷，并且判定混凝土中含有泥土，形成混凝土塌孔。为验证PTV判据的可靠性，现场截桩测量观测实际缺陷，结果表明PTV判定结果更加接近实际缺陷位置。

(2) PAD判据。PAD表示波幅差与深度曲线上相邻两点距离差的比值，在检测到桩基混凝土质量缺陷时，PAD判据会比波幅判据更加准确，能够弥补波幅与声速不一致的不足，快速确定缺陷位置。在本工程运用PAD判据判断管斜现象，使检测结果不受波幅判断的干扰，快速判断出混凝土是否存在管斜问题，提高了混凝土缺陷检测效率。

3 结语

超声波检测技术在检测桥梁桩基混凝土缺陷时具有一定应用优势。在桩基检测过程中，要根据超声波的相关声学参数分析判断混凝土质量缺陷位置和范围，以及混凝土可能存在的缺陷种类，并对桩基完整性做出综合评价，保证损失检测结果的可靠性和精确度，提高桩基检测工作效率。

参考文献

[1] 李旭瑞.道路桥梁检测中无损检测技术的应用研究[J].中国新技术新产品，2020(8):107-108.

[2] 张清政.论超声波透射法在钻孔灌注桩完整性检测中的应用[J].四川水泥，2020(1):124-124.

[3] 邹小虎，谭贱儿.声波透射法在桥梁冲孔灌注桩中的应用[J].无损检测，2011(4):69-71,78.

[4] 化文建.桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术应用探讨[J].华东科技：综合，2020(5):169.

[5] 龙建旭.探讨桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用[J].中国建材科技，2019(3):16-17.

[6] 尹智龙.桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的运用[J].黑龙江交通科技，2021(2):116-117.

[7] 吴春华.桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用研究[J].建材发展导向，2018(5):119-120.

[8] 杨曦.关于桥梁基桩超声波法检测技术的相关探讨[J].四川建材，2017(1):160-161.