超声波检桩技术的施工工艺探析

桩基检测论文精选范文第六篇：超声波检桩技术的施工工艺探析

　　摘要：桩基是道路桥梁工程的基础，在抗震中起着重要的承载作用。在桥梁基础桩的完整性检测中，可以通过超声波检测方法准确检测出混凝土桩基础的完整性。本文对路桥桩基检测中的超声波技术的作用进行研究，希望能为业界同行提供参考。

　　关键词：路桥； 桩基； 检测； 超声波；

　　作者简介： 罗伟洪（1982-），男，汉族，广东佛山人，工程师，本科，主要从事路桥与建筑工程检测工作。；

　　0 引言

　　在工程建设领域的不断发展下，工程建设极大地方便了人们的生活，同时，人们越来越关注工程建设的质量，这给工程建设带来了极大的挑战。在工程建设中，道路和桥梁建设等基础工程正在增加，而基础桩的施工是确保安全和使用寿命的重要因素，因此必须将基础桩的施工作为工程建设的重要工作内容。目前，在国内的桩基检测技术发展中，传统技术受环境因素、施工技术和土壤特性的影响，无法保证工程施工质量，影响人们的人身安全和社会发展[1].作为检测基础桩完整性的有效方法，超声波法可以说是检测桩基础连续性、完整性、均匀性和混凝土强度以及混凝土灌注均匀性的重要参考标准，可以准确测量性能和强度，在确保桥梁桩基结构安全的无损检测中起着重要作用。

　　1 超声波检测的基本原理分析

　　1.1 超声波检测的可行性

　　超声波检测的原理是基于弹性波在固体介质中传播的理论，当声波通过弹性介质传播时，声音的传输速率不仅与弹性介质的特性有关，而且与弹性介质的类型有关，具有不同类型和特性的弹性介质具有不同的相应密度和弹性常数，从而改变了声波在这些介质中的传播速度。当声波传播通过这些岩石、土壤和混凝土介质时，它们符合弹性波传播定律，这也是将超声波应用于桩基础完整性测试的重要基础。

　　1.2 超声波检测技术的应用原理

　　在检测桩基的过程中，使用人工激励将超声波辐射到介质（岩石、基岩和混凝土结构），并且混凝土中的传播速度通常约为4000 m/s.当混凝土中出现裂缝或纹理时如果密度不均匀或差异很大，则声波将波动或明显变弱，这种现象在工程上称为漫射现象。当出现这种现象时，声波会在混凝土内部传播。如果有裂纹，传播速度将大大降低，接收时间比完整的桩基更长。另外，当声波撞击空气界面（空腔）时，声波会散射并发出，从而降低声波及其振幅[2].因此，从另一个角度看，只要混凝土结构是有缺陷的，在其中传播的声音的幅度和速度就会减小，从而使波形失真，这是一种用于道路和桥梁桩基的超声波检测技术的原理。超声波检测仪构成示意图如图1所示。

　　图1 超声波检测仪构成

　　1.3 超声波检测技术应用中的问题

　　尽管存在混凝土缺陷，不可避免地引起声学参数的变化和波形失真，但超声检测在检测路桥桩基的过程中非常有效。目前尚未建立任何更改，因为波形失真和缺陷特性之间存在良好的对应关系，所以当使用超声波方法检测道路和桥梁桩基时，除了观察声学参数的变化外，还需要进行地质调查报告，应根据施工经验确定缺陷的性质。

　　2 超声波检桩技术的施工工艺

　　2.1 安装声测管

　　首先，使用钢笼架作为桩基础来安装声学测量管，并且将声学测量管稳定地固定在钢笼骨架的内部位置，并与其一起浸入钻孔桩中。笼式骨架可确保声学测量管的平稳运动，通常，声管的内径应控制在50~60 mm,并且在声管内不应有其他异物。然后将两个声学测量管用作超声测试组，这通常也称为测试部分。通过在基础桩上安装三个声学测量管，可以在桩内形成三个不同的测试部分。以此类推，当将四个声学测量管安装在桩内部时，会在桩内部形成六个不同的测试部分。通常，根据实际桩基的直径选择要安装的声学测量管的数量，换句话说，可以根据桩基的直径适当地增加或减少声学测量管的数量，根据正三角形的原理进行设置安装[3].

　　2.2 设备准备

　　公路和桥梁桩基的超声波检测需要相应的支撑设备的协助，该支撑设备主要包括电缆、传感器、计算机和声音探测器之类的组件。换能器通常由两部分组成，即发送和接收。在声管中以相等的距离执行有序的举升操作，并将相关的声学数据信息及时记录在内存中。当测试剖面检测技术之后，使用计算机系统查看超声裂纹测试的结果，从而使工作人员进行直观的观察和深入的分析。

　　2.3 测试实施程序

　　2.3.1 定期检测

　　换能器放置在两个充满水的声学测量管中，并且换能器根据从管的顶部到底部的顺序以规则的间隔进行同步，以在相等的高度执行逐点测量。这是因为测试通常在自动读取模式下使用，因此，测试间隔应控制在20~50 cm范围内。如果受到其他因素的干扰，在自动读取模式下将无法有效完成对齐工作，因此，需要手动测量模式，并且测量间隔必须一致。

　　2.3.2 加密测量

　　初步检测后，如果超声波传播存在异常，则需要进行二次准确的加密测量。加密测量可以更精确地定位存在质量问题的桩基。通常可以分为三种类型：

　　（1）部分缺陷：在基本的两端测量中，如果其他测量横截面的值在正常范围内，并且仅一条测量线上有波动，则表示该线上的某一位置有质量问题，需要对角线测量。使用相同的测量方法确定出现质量问题的对角线区域，对测和斜测的两条直线的交点是发生问题的确切位置[4].

　　（2）断桩：在对基础桩进行传统的交叉测试和双面对角线测试后，我们发现通过测试段一定高度的测量线的所有值以及整个内部的异常值都有异常变化，基础桩的三个测试部分在此高度处具有异常的线值，如果此高度不在基础桩的底部，则基础桩中的缺陷非常严重，这意味着桩很可能已损坏。

　　（3）缩径：在正常测试基础桩时，所有测试线均具有异常值。此时，所需的对角线测试应在测试配置文件中相同高度的中心位置进行。如果所有测试线上的值没有发生异常波动，则可以确定基础桩的内部中心良好，并且在基础桩的一定高度附近可能存在缺陷，这是直径减小所导致的问题。

　　2.3.3 扇形扫描测量

　　对桩基执行扇形扫描测量实际上是将换能器放在测试轮廓中的特定固定高程位置，并使用另一个换能器执行常规的举升运动。测量线形成扇形，使用超声波的扇形测量方法可以减少实际测量工作量，提高检测效率。需要注意的是，超声波之间的振幅值无法比较，因此，它不能用作缺陷判断的条件[5].

　　2.4 数据分析及处理

　　桥梁桩基缺陷的确定主要基于声速的总体PSD标准和超声波产生的波幅的临界值，可以采用倾斜法进行具体确定。首先，绘制一条与深度声学时间相对应的曲线，并根据测量线上每个点的声学时间结果绘制一条声学时间临界线。可以将与声学时间的临界线相对应的测量点判断为异常点[6].接下来，使用深度声学时间曲线的相邻测量点（K）的斜率和相邻声学时间之间的差（△t）绘制h-K/△tt曲线（PSD参考）。

　　基于曲线的急剧变化的位置，首先确定质量可能存在缺陷的位置，然后将声速和波幅进行组合以进一步确定。振幅深度和声波速度、深度以及临界线的两条曲线的综合分析如果振幅或声波速度低于临界点，则测量点异常。最后，可以根据预定的可疑测试点的数值大小和分布确定质量缺陷的程度和位置。为了确保数据分析的准确性，有必要全面观察每个声学参数-深度曲线和波形图。无异常时，曲线规则，波形正常，无明显跳变，检测轮廓材料均匀，桩身完整，声速临界值合理，需要说明它在范围内，并且可以判断其完整性。如果存在异常，判断基本上是由声音的速度决定的，对于低于声速临界值的测量点和PSD参考的可疑点，我们可以看到，除了声速值之外，波幅也明显更低。如果异常点的声速值与正常值没有明显偏离，则不应将其判断为缺陷点。缺陷点的接收波形通常具有不同程度的失真，并且缺陷越严重，失真越明显。

　　3 结束语

　　总而言之，作为路桥桩基检测的重要方法之一，超声波法可以准确反映路桥桩基的具体情况。超声波检测技术以及比较成熟，可靠高，操作方法也比较简单，对提高桩基测试的效率具有重要意义。

　　参考文献

　　[1] 周信津。路桥桩基检测中超声波技术的作用研究[J].建材与装饰，2014（51）：160-161.

　　[2] 李建华。浅析超声波技术在路桥桩基检测中的运用[J].建筑知识：学术刊，2011（3）：247-248.

　　[3]华伟。超声波在路桥桩基检测中的优势体现[J].民营科技，2016（11）：124.

　　[4]范波，张恒启。超声脉冲法在路桥桩基检测中的应用探讨[J].西部资源，2020（1）：66-68.

　　[5] 戴惠兵。超声波检测技术在公路桥梁桩基检测中的应用分析[J].城市建设：下旬，2011（2）：181.

　　[6] 吴苗超，周建军。分析桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用[J].砖瓦世界，2019（22）：70.