桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的有效应用

桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的有效应用

刘昌蒲1  ,刘紫超2

陕西交控通宇交通研究有限公司   陕西省西安市  710118

摘要：混凝土超声波检测技术在现代建筑施工中被广泛应用，本文通过某高速公路桥梁工程这一实际案例，对桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的具体实施进行详细论述，以帮助建筑项目人员更直观、更全面地了解该项技术的作用和掌握其应用方法。

关键词：桥梁桩基；混凝土；超声波检测技术；有效应用

1.工程基本情况

从整体看，案例中的高速公路桥梁总长为256米，桥梁上部和下部分别为预应力混凝土箱梁和60根柱式桥墩、24根肋板式桥台。从桥梁建设区域看，具有较多高差介于100～250米之间的冲沟，桥梁桩基施工技术以钻孔灌注桩及水下混凝土灌注为主，并利用混凝土超声波检测技术对桩基施工质量进行评估。

2.桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的具体实施

2.1仪器选择要恰当

结合工程实际情况，选择RSM-SY7基桩多跨孔超声波检测仪对施工质量评估，该仪器具有以下特点：从检测速度看，四通道自发自收功能可实现六个检测面同时测试；从基本参数看，无线通讯有效距离30米，采样间隔和增益精度各为0.05～400μm和0.5dB，声幅、声时准确度分别小于3%和0.5%，接收灵敏度小于30μV。

2.2声测管埋设要合理

每个桩基声测管的数量3根为宜，位置应固定于钢筋笼内，连接方式用为螺纹。声测管应选用内径6cm的金属管，确保管内顺滑无杂质，管口必须超出桩头至少20cm，管末端保持封闭状态。在安装过程中还需注意检查声测管的位置是否平行，以获得最佳的检测效果。

2.3桩基检测要规范

（1）现场检测准备阶段

①必须完成对桩基情况的检查：例如桩号和墩位是否标记、设计资料与施工资料是否一致、桩头是否有破损、有效桩长和桩径是否在仪器检测范围等。

②必须完成对检测仪器的检查：例如声测管上部保护是否达标、管内清水是否注满、监测仪器是否能正常使用、设备部件是否有缺失、检测界面是否设定准确等。

（2）现场测试阶段

①作编号。以桥梁前进方向依次给桩基声测管进行编号并两两分组，在形成桩基混凝土纵剖面后要将声测管口外壁间的距离做好记录。

②设参数。这需要使用到深度标志标识发射换能器和接收换能器，在使用中应注意：放置位置在两声测管底层，需同时操作两种换能器并让两者提升速度尽量保持一致，且提升高差不超过20mm[1]。

③做加密。对于检测中不确定或有疑虑的桩基，务必要将测点加密，并通过扇形扫描、等差同步测点布设等不同方式方法确定混凝土缺陷情况。

④重复核。首先，在完成剖面检测后，可对混凝土的缺陷情况作出初步判断；其次，需要对单根基桩长度及混凝土剖面数据进行复核，在此基础上对基桩的完整与否给出初步意见。最后，再次确认以上所有数据没有问题后再进入下一步。

⑤重收尾。测试收尾工作注意以下几点：仪器参数是否需要变更、声测管及管口是否已封闭、仪器设备是否已归位，现场检测数据是否已整理。

（3）数据分析阶段

现场记录的各项检测数据还需要借助专门软件作进一步分析处理。一方面要进行数据核实，例如桩基设计参数、检测仪器及各声测管编号等；另一方面还要进行数据校对和研判，例如声测管布置和检测剖面首波位置的确认、对波幅、声速、声时、PSD值的研究判断等[2]。

①声速分析。通过分析声速数据可对混凝土强度质量作出判断，声速稳定并维持在4500～6000km/s或3500～4500km/s时，可判定混凝土质量为优或良好；若声速畸变且处于3000～3500km/s或3000km/s以下时，则可判定混凝土质量较差或不合格。

②波幅分析。通过分析波幅数据可对混凝土不均匀性作出判断，以振幅临界值为线，若首波波幅处于该值之上，则表明所测区域出现蜂窝、孔洞、离析等概率较低。

③波形分析。将波形数据与声速、波幅及PSD数据相结合，可确保对桩基质量的判定更精准、更真实。

④PSD分析。通过分析PSD数据可对混凝土质量缺陷的具体位置作出判断，PSD是声时斜率与声时差乘积的结果体现，当所测区域PSD发生较大改变时，则表明此处混凝土可能存在缺陷。

2.4检测结果出具阶段

（1）传统检测结果分析

①混凝土强度不足问题。根据0#台右幅桩基0#～4#桩检测中声速小于3000m/s、波幅小于100dB、整体波形图振幅不大等数据，可得出桩基混凝土强度较差检测结论。其可能存在的影响因素有：混凝土振捣未按标准操作、混凝土浇筑时桩基钻孔内的水未完全排干从而使得混泥土黏度下降[3]。

②混凝土加夹泥问题。根据12#桩检测中第一和第二个剖面分别于0～4m和6.2～7.8m之间出现声速畸变、波幅明显变化现象，可得出混凝土夹泥检测结论。其可能存在的影响因素有：未及时处理泥浆护壁、混凝土浇筑未能一气呵成、导管提升速度未保持匀速。

③沉渣问题。根据8#桩检测中声速、波幅与参数值相差甚远，波形变化无规律，桩底24m以下部位声速、波幅明显减弱现象，可得出桩基沉渣检测结论。其可能存在的影响因素有：清孔不彻底或基桩底部夹泥。

（2）创新结果分析

除了传统结果分析法，在本案例中还加入了两项创新结果分析方式，以期获得更客观和更科学的超声波检测结论。

①PTV数据分析。PTV数据是混凝土离析、夹泥、断桩、塌孔等质量缺陷的精确反映，这主要通过参考声速敏感性原理，对同一测点声速与声时的比值进行分析。以7#桩检测为例，从声速分析，桩基1.3～1.5m、2.9～3.1m、2.8～4.1m质量缺陷概率较大；从波幅分析，桩基1.0～1.2m、1.5～2.4m、2.6～2.9m、3.1～3.5m质量缺陷概率较大；从PSD分析，桩基0～1.8m、2.0～2.8m、3.1～3.4m质量缺陷概率较大；从波形分析，桩基1～7m之间提示质量缺陷；从PTV分析，0～0.1m、0.6～1.2m、1.5～1.9m、2.3～2.5m、3.0～4.5m质量缺陷明显，且得出混凝土夹泥、塌孔检测结论。另外，现场的截桩测试也表明，相较于传统分析结果，PTV数据分析结论无论在缺陷位置的确定，还是缺陷数值的核算都更精准和更可靠。

②PAD数据分析。PAD数据主要适用于混凝土缺陷位置的快速确定，通过对波幅差与深度曲线相邻两点距离差的比值分析，能够迅速从异常数值中发现缺陷位置。以本案例中管斜现象检测为例，PAD可摆脱波幅与声速的限制，对混凝土中的管斜状况作出准确预判，这也使得混凝土缺陷检测更高效。

3.总结

综上所述，要使混凝土超声波检测技术在桥梁桩基检测中得到有效应用，必须选择适合的检测仪器，合理埋设声测管，按流程开展现场检测，并在传统检测结果分析基础上不断创新，这样才能对获得更科学、更精准的检测结论，也才能让施工质量更有保障。

参考文献

[1]石鹏.桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的有效应用[J].运输经理世界，2022,8(05):83-85.

[2]王肖.桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的应用[J].交通世界，2021,14(33):65-66.

[3]彭屿.桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的应用[J].黑龙江交通科技，2021,15(01):129-130.