洛阳市建工桩基检测有限公司河南省471003
摘要：随着社会的进步，经济的发展，我国大江南北之间的互通越来越频繁，为了有效的利用空间资源，一方面促进大江南北人们之间的经济更好流通，另一方面缓减当前中国道路交通运输的压力，国家开始大力的推进桥梁建设。桩基的质量好坏直接关系到整个桥梁工程的质量及安全性，因此，桩基的检测十分重要。对超声波透射法桩基检测的原理、测试方法及步骤进行了详细阐述，并通过实际工程事例，详细分析了如何利用检测数据对桩身完整性进行判定，对相关工程有一定的借鉴意义和参考价值。
关键词：超声波透射法；桩基；完整性
1导言
随着我国交通事业的发展，桥梁工程的建设也越来越多，而桥梁桩基的质量直接影响到桥梁工程的整体质量及安全，对桥梁桩基的完整性进行检测十分重要。在众多检测方法中，超声波透射法不受场地限制，测试精度高，在缺陷的判断上较其他方法更全面，检测范围可覆盖全桩长的各个横截面等优点被广泛应用。
2超声检测原理及方法
2.1超声检测原理
超声波是一种机械波，所以机械振动和波动是超声测试的物理基础，而且它又是弹性波测试方法中的一种，它的理论基础是固体介质中弹性波的传播理论。桩基声波透射法是在桩内预埋纵向声测管，管中充满水作为耦合剂，将超声脉冲发射探头和接收探头置于声测管中，由仪器发出周期性电脉冲，通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。然后由数据处理系统根据判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，实现对桩基内部各种缺陷的性质、大小、位置作出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
2.2质量和声参量
通过声参量与混凝土相关的物理力学指标可以用于桩基部分的超声波检测。其中声参量由超声波投射法参量决定。关于混凝土材料的相关结构、混凝土材料的密度以及混凝土材料的应力、混凝土材料的应变关系等都可以从声波的传播特性中反映出来。在混凝土中超声波的传播方式主要为纵波传播。其波速运算方法为:
声测管采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm，管的连接采用螺纹连接，且不漏水。声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼内侧，定位准确，并埋设至桩底，管口应高出桩顶面300mm以上，声测管之间应保持平行，否则对测试结果造成很大影响，甚至导致检测方法失效：声测管两两组合形成的每一个检测剖面。我们以桩顶面两声测管之间边缘距离作为该剖面所有测点的测距，在两声测管相互平行的条件下，这样处理是可行的。但两声测管不平行时，在实测过程中，检测人员往往把因测距的变化导致的声学参数的变化误认为是混凝土质量差别所致，而声参数对测距的变化都很敏感。这必将给检测数据的分析、结果的判定带来严重影响。
(2)检测前的准备
1）被检桩的混凝土龄期大于14d；2）声测管内灌满清水，且保持畅通；3）调查、收集待检工程及受检桩的相关技术资料和施工记录，比如桩的类型、尺寸、标高、施工工艺、地质状况、设计参数、桩身混凝土参数、施工过程及异常情况记录等信息；4）在放置换能器前，先用直径与换能器略同的圆钢作吊绳。检查声测管的通畅情况，以免换能器卡住后取不上来或换能器电缆被拉断，造成损失。有时，对局部漏浆或焊渣造成的阻塞可用钢筋导通；5）用钢卷尺测量桩顶面各声测管之间外壁净距离，作为相应的两声测管组成的检测剖面各测点测距，测试误差小于1%；6）测试时径向换能器宜配置扶正器，尤其是声测管内径明显大于换能器直径时，换能器的居中情况对首波波幅的检测值有明显影响。
(3)现场检测
1）平测普查(如图2所示)。将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合。将发、收换能器分别置于某一剖面的两声测管中，并放至桩的底部，保持相同标高。自下而上将发、收换能器以相同的步长（一般不宜大于250mm）向上提升。每提升一次，进行一次测试，实时显示和记录测点的声波信号的时程曲线，读取声时、首波幅值和周期值。重点是声时和波幅，同时也要注意实测波形的变化；
2）对可疑测点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测，如图3所示）。通过对平测普查的数据分析，可以根据声时、波幅和主频等声学参数相对变化及实测波形的形态，找出可疑测点。对可疑测点，先进行加密平测（换能器提升步长为10~20cm），核实可疑点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。再用斜测法对异常点缺陷的严重情况进行进一步的探测。斜测(如图3（a）所示)就是让发、收换能器保持一定的高程差，在声测管内以相同步长同步升降进行测试，而不是象平测那样让发、收换能器在检测过程中始终保持相同的高程。斜测又分为单向斜测和交叉斜测（如图3（b）所示）。由于径向换能器在铅垂面上存在指向性，因此，斜测时，收、发换能器中心连线与水平面的夹角不能太大，一般取30°～40°。
3运用超声波法检测桥梁基桩时要注意的相关事项
理论用于实际还是有一定的差别的，在运用超声波法进行对桥梁基桩进行检测时，由于桥梁基桩的实际结构的限制以及超声波法本身的特点，超声波法在实际运用中存在一些不足，所以我们在实际使用超声波法检测桥梁基桩时需要注意一些相关事项：
3.1存在一定范围的测试盲区
超声波法只能测出声测管之间一定范围内混凝土是否有缺陷，不能准确测出桩身整个断面是否有缺陷例如桩中心是否有较小缺陷，桩周是否有局部缩径、扩颈等缺陷。
3.2声测管问题
声测管的布置决定了声波透射法的有效检测范围，所以声测管的布置应当考虑声波透射法的检测精度，应当让声波透射法的有效检测范围覆盖到桩身的绝大部分横截面，使声测管的利用率最高。正三角形布置是三根声测管最合理的布置方式，同样沿直径布置和呈正方形布置是两根声测管和四根声测管最合理的布置方式。
声测管变形、堵管给检测工作带来了很多的困难，甚至无法进行检测。同时声测管变形、堵管有时还会损坏检测仪器，影响检测单位的工作。建议施工单位采用管壁厚度为3mm以上钢管作为声测管，钢管内径应满足43～60mm的规范要求；还应当注意声测管安装、施工过程中的工艺方法和做好施工人员对声测管的保护工作；检测工作前对声测管进行探测，可以处理的堵管现象应及时疏通，保证声测管在检测时是通畅的。声测管固定不牢是实际工程中声测管之间很难保持绝对的平行的原因，如果安装时操作不当或声测管连接、固定不好，可能会造成声测管严重倾斜、弯折、翘曲，使同一剖面内各测点的测距发生很大的差异，而声学参数对测距的变化都很敏感，导致推算的声速与测点的实际声速有很大差别，这很容易造成误判。对此需对斜管数据进行修正，避免造成不必要的误判。
结束语
桩基的施工难度相对较大，且工艺比较复杂，很容易在施工过程中出现多种问题，使桥梁的整体质量以及桥梁的安全性得不到保障。鉴于此，一定要确保桥梁桩基的完整性。相对而言，超声波透射法具有较高的灵敏度，同时抗干扰能力也很强，使用起来比较方便，检测的结果十分精确且相当可靠，因此值得在桥梁桩基检测中推广。本文测试结果表明，超声波透射法在判断桩基的缺陷深度、缺陷大小以及缺陷的严重程度等方面的精确度高，在类似的工程检测中可以引进并运用。
参考文献
[1]张建宁,王宝辉,景明成,孙照玉,林燕生.声波透射法在检测桩基完整性中的应用研究[J].甘肃科技,2016,v.3201:94-95+129.
[2]邬万枫.超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].信息化建设,2016,No.21201:158-159.
[3]潘慧明.超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的试验研究[J].西南公路,2016,No.13701:47-51.