超聲波法在橋梁基樁檢測中的應用

方 銳

（四川金通工程試驗檢測有限公司 610000）

近年來，隨著我國社會經濟水平的不斷提高，我國公路建筑工程得到了快速的發展，其建筑方式也逐漸發生了改變?；鶚蹲鳛闃蛄旱幕A，主要起著承載橋身的重量，并將其荷載有效傳遞到下層的土層或者巖層結構，提高橋梁的穩定性并緩解橋梁基礎沉降的作用。因而，基樁質量的好壞直接影響著整個橋梁質量的好壞及其安全性。然而，由于受到工程地質條件、施工人員技術水平以及施工材料等因素的影響，對橋梁基樁工程的質量很難進行有效的控制，縮頸、斷裂以及混凝土離析等問題時有發生，極容易影響基樁的承載能力，引發橋梁安全事故的發生。因此，在日常的施工過程中，為了保證橋梁基樁的質量，一定要做好橋梁基樁的檢測工作。超聲波檢測法作為一種具有較高精確度的檢測方法，已經被廣泛應用于橋梁基樁的檢測。因此，本文就超聲波法在橋梁基樁檢測中的應用進行具體的介紹，希望能夠為相關工作人員提供一定的參考。

1 超聲波法的基本原理

超聲波法根據其傳播方式以及接收方式的不同，可以分為超聲波透射法以及超聲波回波法。超聲波回波法主要適用于較為均勻的材料介質，例如金屬材料等，其介質基本不會對超聲波產生影響或者阻礙；而超聲波透射法對材料的介質沒有要求，對于混凝土或者鋼筋非均勻的材料仍然可以進行測定，因而對于橋梁基樁的檢測普遍采用超聲波透射法進行測定。

超聲波透射法的基本原理為：首先在基樁的內部安裝一定數量的聲測管，并在聲測管內部安裝能夠發射以及接受超聲波的探頭，將聲測管內灌滿清水作為耦合劑。通過探頭發射超聲波脈沖信號，在經過需要檢測的基樁后，接收器會將接收到的超聲波脈沖信號顯示出來，相關檢測人員可以通過超聲波脈沖信號時間的長短、頻率、波動幅度的大小以及形狀頻譜等數據對基樁混凝土的充實情況、以及離析、蜂窩等的具體位置進行確定，進而判斷橋梁基樁的總體強度以及均勻性[1]。

2 超聲波透射法的類型

根據發射與接收設備的高度以及轉換程度的不同，可以將聲波透射法分為平測法、斜測法以及扇形掃測法三種。在橋梁基樁檢測中應用較為廣泛的是平測法以及斜測法。

2.1 平測法

平測法的發射器以及接收換能器始終在同一標高上，因而平測法可以確定基樁垂直方向上缺陷的大小以及嚴重程度，對水平方向上缺陷的部位不能進行確定。因而，平測法水平方向的缺陷需要通過斜測法來進行彌補。

2.2 斜測法

斜測法在對基樁進行檢測時，其發射器以及接收換能器不在同一個標高上，而是采取一個固定的高程差對剖面進行。高程差越大，其所測得的基樁水平方向上的缺陷就越精確，但是如果高程差過大，測試信號就更容易被其他信號所干擾，從而對其測量結果造成影響。因而，采用斜測法進行基樁的測量時，需要結合具體的實際情況選擇合適的高程差，從而得到最為精確的檢測結果。

2.3 扇形掃測法

扇形掃測法對基樁進行檢測時，一個換能器固定在某一個高程不動，而另一個換能器進行逐點移動。由于各個測點之間的測距均不相同，使得其測線呈扇形分布。當樁頂或者樁底等無法進行斜側法的部位，或者為了減少換能器的升降次數，對可疑點的異常情況進行核實并確定其縱向范圍時主要采用扇形掃測法進行測量。

3 超聲波法檢測流程

3.1 準備工作

3.1.1 預埋聲測管

對于直徑小于等于1.5m的基樁，一般應埋設三根聲測管，而對于直徑大于1.5m的基樁，一般需要埋設四根聲測管。聲測管應盡量選擇金屬管，管與管之間應采用螺紋進行連接。此外，聲測管的內徑應比換能器的外徑大1.5cm以上。

3.1.2 儀器設備的檢查

在對基樁質量進行檢測之前，應首先對聲波測試儀、換能器以及顯示系統等各個檢驗儀器設備進行檢查，確保其通電后能夠正常使用。此外，還應對檢測過程中的延遲時間以及聲時修正值進行相關檢測。

3.2 檢測流程

首先將發生以及接受換能器置于聲測管中并確保其能夠進行正常的升降。接著對檢測儀器的具體參數進行調整，保證接受信號的較高信噪比。將發射以及接受換能器設置在同一標高或者固定高程差后，即可從聲測管的底部自下而上的對超聲波的波幅以及接受波的頻率等相關參數進行測量。對每組聲測管檢測結束后，應隨機抽取10%-20%進行重復性的測試，盡可能將聲時相對標準差控制在5%以內，波幅相對標準差控制在 10%以內。如果聲時或者波幅存在明顯的異常應進行重復性測試[2]。

3.3 數據處理

數據處理主要包括分別基于聲時、波幅以及聲時-深度曲線的三種數據分析方法。

3.3.1 基于聲時的數據分析

通過平均值與聲時 2倍標準差二者之間的臨界值來判定樁身是否存在缺陷。如果某已測試點的值大于總和的臨界值，那么可以確定這一測試點存在缺陷。

3.3.2 基于波幅的數據分析

波幅是最能夠反應基樁質量的參數。根據接收到的超聲波信號波幅平均值的二分之一就能夠判斷樁身是否存在缺陷以及其缺陷程度。如果某個測試點其測定值大于所有測定值之和的二分之一，即可確定此測試點處存在缺陷。

3.3.3 基于聲時-深度曲線的數據分析

基于省時-深度曲線的數據分析也成PSD法。通過選取聲時-深度曲線相鄰測點的斜率與兩點聲時差值的乘積做為臨界值。如果某一測點的PSD值大于斷樁處或者全斷面處的臨界PSD值，則可以確定此測試點存在斷樁。

4 超聲波法的優點以及技術缺陷

4.1 技術優點

做為一種橋梁基樁完整性檢測的無損檢測方法，超聲波法其檢測儀器較為輕便，同時具有較強的抗干擾能力，其測量結果準確度較高，而且測量時間短，已經被廣泛用于基樁完整性的測量。

4.2 技術缺陷

首先，超聲波法的檢測過程需要預埋聲測管，預埋聲測管不僅較為復雜，而且其預埋位置等對測試結果具有很大的影響。其次，樁身混凝土的齡期對聲測結果也會產生較大的影響；此外，超聲波法只能確定聲測管之間混凝土的缺陷情況，對于樁中心的較小缺陷、莊周的局部縮頸以及擴頸等缺陷并不能進行準確的測[3]。

5 超聲波法進行檢測時的注意事項

5.1 聲測管安裝

首先，施工單位應采用管壁厚度大于3mm，內徑為43-60mm的鋼管作為聲測管，在聲測管的安裝、施工過程中，應做好對聲測管的保護從而防止聲測管變形造成的影響；另外，在檢測工作開始之前應對聲測管進行探測，對于堵管現象要及時進行疏通從而防止聲測管堵塞對檢測儀器以及測量結果造成的影響；此外，聲測管要采用平行方式進行安裝，要確保聲測管連接、固定牢固，如果出現斜管，一定要對斜管數據進行修正，從而避免影響測量結果。

5.2 基樁齡期

在進行超聲波法測量時，要確?；鶚兜凝g期大于14天，從而防止樁身齡期對接受信號造成的影響。

6 結語

超聲波法作為橋梁基樁檢測的一種常用的無損檢測方法，不僅技術成熟可靠，而且操作方便，測量結果準確度較高。相關技術人員在利用超聲波法進行基樁檢測時，應嚴格遵守相關操作規程，避免操作不當對測量結果造成的影響，確保其測量結果的準確性，從而為我國橋梁基樁的施工質量提供一個科學的評判依據。

[1]王光平.關于超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用[J].江西建材,2014,(13):147.

[2]陳王劍.超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用研究[J].黑龍江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]宋飛楊.超聲波檢測橋梁樁基探討[J].江西建材,2015,(10):134-135.

[4]鄔萬楓.超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用[J].建筑工程,2016,(1):158-159.