桥梁基桩声波透射法检测盲区危害性分析

桥梁基桩声波透射法检测盲区危害性分析

孔玲国

 身份证号码：140621197803134916

摘要：近年来，桥梁工程作为国家“新基建”工程重点方向发展迅速，桩基础由于其适用性强、承载能力好、机械化程度高等特点，已成为桥梁工程中最主要的基础形式。桥梁桩基础施工具有明显的行业特点，跨越区域广、距离长、沿途地形地貌和地质条件差异大，施工现场分散且受地形、地质、运输条件等限制和影响，其成桩环境复杂，成桩质量控制难度大，为确保电网安全稳定运行，需对成桩质量进行检测。声波透射法具有操作简单、过程短暂、检测成本低等优点，已在建筑行业广泛应用，但其用于桥梁桩基础检测受到限制。由于桥梁基础桩径较大而桩长较短，采用声波透射法检测时主要影响因素是尺寸效应的影响。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对桥梁基桩声波透射法检测盲区危害性分析提出了一些建议，以供参考。

关键词：桥梁基桩；声波透射法；检测盲区；危害性分析

在建筑工程中，桩的基础虽属于较为隐蔽的工程，但是其工程的质量会直接的影响到上部结构的正常使用与安全。因此，基桩成桩后对于基桩的检测尤为重要。基桩较为常见的无损检测方法便是低应变法与声波透射法，由于这两种方法检测的原理与使用范围都有着一定的区别，两种方法各有强项和不足之处。本文主要分析了声波透射法技术在盲区时的探讨。

1、超声波透射检测原理

超声波检测是一种非破坏性检测技术，即检测过程中不会破坏被测物体原结构完整性。超声波透射法通过在桩施工中预埋声测管，借助换能器发射固定频率的超声波，将电能转换为机械能，使超声波能量沿竖向方向穿透混凝土桩，换能器接收到超声波后转换为电信号，并在检测仪上显示波速、波幅，以此作为混凝土桩身缺陷判断依据。由于超声波在不同介质中的传播特性，超声波传播速度、波形变化与桩身混凝土介质密实度有关，如超声波波形、波幅变化较小，则表明混凝土桩身密实；反之，则表明混凝土桩身密实度较差；如出现畸变波峰，则表明桩身存在夹层、孔洞、缝隙等情况。在超声波透射检测中，常见的检测方法有桩内跨孔透射法、桩外孔透射法和桩内单孔透射法。其中，桩内单孔透射主要针对桩内只有一个声测通道的情况；桩外孔透射法主要针对施工完成且桩内无声测管的情况；桩内跨孔透射法是针对预埋声测管的桩基础检测。三种检测方式中，桩内跨孔透射检测方法结果最为准确、成熟，应用也最为广泛。在工程中，先在声测管内注满清水，并将3个接收换能器依次编号，按顺时针方向置于3根声测管中，下放至桩底，自桩底至桩顶均匀同步提升，发射换能器发出超声波经桩身混凝土传播后，由接收换能器将声波信号转换为电信号传送至超声仪，经超声仪处理后在显示器上显示不同的波形信号。超声波检测技术是一种快速、准确的无损检测技术，广泛应用于桩基检测中。在具体工程检测中，检测人员应重点加强声测管埋设、声测方法和处理检测数据等方面的研究和应用，保证检测结果的真实性与准确性。

2、各检测方法特点

桩基承载力检测方法按可靠性、直观性由高到低有静载法、高应变法。桩基完整性检测方法按可靠性、直观性由高到低有钻芯法、声波透射法、高应变法、低应变法。(1)静载法的特点是技术简单结果明确，最接近桩基的实际工作条件，所以静载法是最传统最可靠的检测方法。静载法的第一个局限性是静载法成本高;第二个局限性是检测数量(单位工程1%不少于3)偏少;第三个局限性是静载法有时候受限于堆载试验场地，也受限于设备运输。(2)钻芯法的特点是直观实用。钻芯法的局限性是一孔之见有片面性。(3)低应变法的特点是快速高效。低应变法的第一个局限性是不适用于长径比太小的桩，受检桩长细比宜大于5;第二个局限性是对于超长桩和多节预制管桩下段深度桩身部分测不到反射信号而造成漏判误判。(4)高应变法的特点是以检测承载力为主，但作为承载力检测不能完全取代静载的地位。高应变法的第一个局限性是高应变可靠性很大程度上取决于检测人员的经验和技术水平;第二个局限性是高应变作为完整性检测手段成本相对于低应变高很多。(5)声波透射法的特点是准确性高，可定量分析出桩身缺陷的大小和位置。声波透射法的第一个局限性是需埋声测管，给施工带来不便，增加了成本;第二个局限性是现场检测费时，容易出现堵管效率较低;第三个局限性是无法检测桩底沉渣和桩端持力层。

3、对策分析

1）及早修正规范，将每根桩声测管埋设数量强制性规定为不应少于4根。声测管数量越多，对减小盲区范围越有利，但检测和施工成本将会加大，检测和施工周期也会延长。这就要求在检测结果的可靠性与检测成本、工期等因素之间寻求一个平衡点。建议每根桩布置声测管数量应不少于4根。这样，发射和接收换能器组合就会有6个检测剖面。相比于当前规范规定的3根声测管3个检测剖面，有效声场的覆盖空间会大幅增加，检测盲区范围显著减小，漏检缺陷数量也会随之减少。2）增加对角线斜测剖面。声波透射法包含有平测、斜测和扇形扫测等三种测试方式。依据现行规范，一般情况下，常规检测采用平测方式，即发射换能器T和接收换能器R以相同标高同步移动测量。只有当遇到可疑测点时，才建议在其附近采用斜测或扇形扫测方式。扇形扫测方式操作上较为繁琐，往往不会被采用。斜测是发射换能器T和接收换能器R保持固定高差且同步移动的测量方式。在实际检测过程中，比较简便易行，可以被纳入到常规检测规定之中。为此，建议在声测管数量增加至4根的基础上，增加2个对角线斜测剖面测量。这样，对于大直径灌注桩来讲，至少有8个检测剖面用于评价桩身质量，有利于减小检测盲区范围。3）综合法检测。桥梁大直径灌注桩的浅部缺陷对上部结构安全运行至关重要。在声波透射法检测的基础上，增加低应变法检测规定。低应变法在现场实施非常方便，它利用应力波反射原理，识别桩身整个横断面上的阻抗变化，可有效发现15m以内桩身大尺寸严重缺陷。检测结果可以与声波透射法进行相互比对。当两者不一致时，采用钻芯法进行验证。这样，利用多种方法相互配合，不但可以有效地发现浅部严重缺陷，同时也会大大降低检测盲区存在的危害性。

结束语

综上所述，得出以下结论：1)桩基检测中可靠程度高、直观性高的方法，比如最接近实际工况的静载法，往往人力物力工期成本也相对高;而经济快速的检测方法，比如声波透射法，往往可靠程度相对低、直观性相对低。2)桩基完整性检测，应在保证准确性和全面判定的前提下，首选适用、快速、经济的检测方法。桩基检测中宜先用快速经济的低应变法对桩基整体质量进行普测摸底，针对低应变法检测中有疑问的桩，进行声波透射法、钻芯法、高应变法、静载法检测。3)桩基检测中如果出现了缺乏依据、无法或难于定论的情况，就需要进行验证检测。即使用准确可靠程度高、直观性高的检测方法，来弥补或复核准确可靠程度低、直观性低的检测方法得出的结果的不确定性。

参考文献

[1]杨集川.浅谈声波透射法和钻芯法在大直径混凝土灌注桩检测中的应用[J].广州建筑,2018,46(03):31-34.

[2]王琼.声波透射法在桩基检测中的应用[J].福建建筑,2018(06):87-89+101.

[3]杨光,汪雅珊,林炜,钱国成.浅谈声波透射法在桩基质量检测中的应用[J].居舍,2018(14):186.

[4]王飞.低应变法和声波透射法在桩基检测中的综合应用研究[J].江苏建材,2018(02):27-29.

[5]王军,周滨,孙根,陈洪祥.声波透射法检测中声测管斜管的管距修正研究[J].城市道桥与防洪,2018(04):112-115+15.