超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究

超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究
【摘要】随着桥梁建设的发展，桥梁桩基的检测也受到了广泛的重视，其中的超声波检测法是目前常用的检测方法，我们应该要掌握超声波对桥梁桩基检测的基本原理，正确运用超声波检测的方法，在此基础上进行数据的分析和处理，并要注意一些问题，让超声波法的应用更加准确。

【关键词】超声波法在桥梁桩基检测中的原理；检测方法；数据处理分析；注意事项
Abstract: With the development of bridge construction,bridge pile detection has been widely appreciated, one of the ultrasonic testing method is commonly used detection methods, we should grasp the basic principles of bridge pile testing, correct use of ultrasonic detection methods, based on data analysis and processing, and pay attention to some problems, so that the application of ultrasonic method is more accurate.
Key words: ultrasonic bridge pile testing principles;detection methods; data processing and analysis; note
1. 前言
随着社会主义市场经济的发展，我国的公路桥梁建设也得到了飞速的发展，现在越来越多的桥梁采用桩基这种形式，桩基是桥梁的主要承重结构，桩基一般具有良好的抗震性能和承载能力而广泛的在桥梁中得到应用。

桩基可以将上部结构中的荷载穿过软弱地层传递到坚硬的土层或者岩层，大大增加了桥梁的稳固性，减少了地基的沉降。

桩基的质量直接关系到桥梁的稳固性和实用性，甚至还关系到美观性等。

所以，我们要做好桩基的检测，严格的对桩基的质量进行把关，其中的超声波法就是一个广泛应用的无损测验技术。

我们要深刻的了解超声波技术的应用原理，了解其检测的方法，还要做好检测数据的分析和处理。

2. 超声波技术的基本原理
2.1超声波技术的基本原理
超声波法根据超声波的传播途径和接受方式主要分为两种，一种是透射法，第二是回波法，回波法在金属的探测等方面有着广泛的应用，但是混凝土多是非均匀的，回波法容易受到障碍和影响，在目前的桥梁桩基的检测中，大部分用的是透射法。

超声波透射法检测桥梁桩基的基本原理是在桥梁桩内预埋若干的检测管作为检测的通道，将发射与接受探头放在声测管中间，并在管内用清水充满作为耦合剂。

然后将仪器中的脉冲信号发生器发出的电脉冲加在发射换能器的压电体上面，然后转变为超声波脉冲，这样的超声波脉冲可以穿过需要检测的桩基上，再
由接收器所接受，最后变为电信号。

检测人员根据仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接受波幅值、脉冲主频率、波形及频谱等参数。

【1】检测人员根据数据处理系统按照接受信号的各种参数来进行综合的判断和分析，这样可以对桩基混凝土内部的各种不足的性质、位置和大小做出判断，这样给出桩基混凝土的强度和均匀度等级评价的指标。

2.2超声波声参量与桩身混凝土质量的关系
超声波是一种脉冲波，在混凝土中主要以纵波形式传播。

【2】我们还要认识到当超声波在混凝土中进行传播时，波的强度会发生散射、吸收以及扩散的衰减。

会将波的强度减弱。

同时桩身混凝土的强度以及声波的参量都是密切相关的，可以利用超声波在混凝土中传播时参数的变化来分析和判断桩身混凝土的质量。

3. 超声波技术的检测方法
超声波投射的检测方法按照发射和接收换能器相对高程的不同可以分为三种，扇形扫测法、斜测法以及平测法等，现在广泛应用的是斜测法以及平测法。

平测法，是指在同一高度运用发射和接收换能器进行测试。

平测法可以检测出桩基垂直方向的缺陷，并能找出缺陷的位置、大小以及性质，平测法也有一定的缺陷就是，不能够检测出水平方向的缺陷位置、大小以及性质。

斜测法是作为评测法补充的，能够弥补评测不能在水平位置进行缺陷位置、大小以及性质的检测，斜测法在应用过程中保持发射和接受换能器的相对高度不变，需要对同一个截面进行两次独立的测试，而且换能器之间的高度差越大，对于在水平方向的缺陷位置检测也就越准确，其中不可忽视的是，随着换能器高度差的增大，接受换能器接受到的信号会变弱，这样也会影响到检测的准确度，所以说，在实际应用中，一定要把握好发射换能器和接受换能器之间的高度差，以便更好的做出判断。

4. 检测数据的分析和处理
4.1现场检测
超声波在运用透射法进行桩身的检测时，需要运用到声测管，声测管埋藏的数量直接决定了需要检测截面的个数，还决定了检测的精确度。

声测管的埋藏数量越多，超声波对于桩身混凝土的检测范围就会越大，这样检测截面的范围就会很大，声波对桩身混凝土的有效检测范围就会变大、更加的细致，同时也需要消耗更多的物力和人力，并且增加了成本；但是如果减少声测管就会大大降低超声波对桩身的检测范围，更加降低了检测的准确度以及可靠性。

因此，一定要把握好声测管的数量，声测管的数量和布置都是由桩身的直径决定的。

4.2数据的处理
桩身的缺陷主要根据波幅临界值、声速临界值以及PSD判据三个方面的综合来进行判定。

根据斜率法可以来判断混凝土的缺陷。

同时还要结合波幅和声速
进行判断，并要根据声速的深度曲线以及波幅深度的曲线和相关的临界线进行判断，如果声波或者波幅都低于临界线的测点都是异常的。

并且当测点的参数异常的时候，就会成为缺陷的可能，我们可以根据可以测点的分布、数值的大小，来进行桩基缺陷范围的判断和分析。

5. 超声波法在桥梁桩基检测中应用的注意事项
在实际的应用中，由于桥梁建设各种各样的特殊性和复杂性，超声波透射法在实际的应用中可能会出现与理论不一样的方面，会有一些影响因素需要我们注意。

5.1地质含水量
如果桩身在浇筑过程中产生了空洞且空洞位置在地下水位之下时，地下水便会进行孔洞。

【3】因为，在运用超声波进行检测时，超声波穿射中会穿射地下水，这样会大大影响到桩基缺陷检测的准确率
5.2声测管的布局
在运用超声波进行桩基检测时，声测管的布局主要包括三种方式：对于桩身的直径小于一米时，声测管的布局可以在桩身内采用椭圆形即两端安装的布局，这样可以检测出桩基的缺陷；对于桩身的直径等于或者大于一米时，在桩基内，声测管的分布可以采用三角形分布，有三个端点，这样检测的准确率会大大提高；当一些桩基的直径过大时，桩身内声测管的分布要采用四边形的分布，要有四个端点，这样覆盖率更大，更有利于信号的接收，提高检测率。

因此，对待不同的桩基类型要有不同的声测管布局，这样才能做到节省投入和提高准确率的统一。

5.3声测管的安装
声测管的安装首先要确保各式声测管的平行安装，以防止在检测过程中出现一些不必要的问题，这些问题很多都是由于声测管的不平行安装导致的，出现的问题一般包括检测的声时值、均方差、离散系数、平均声速等统计值产生偏离。

【4】另外，在声测管安装过程中，还可能会因为施工中的泥浆比重大，有些声测管被厚重的泥浆包裹，这都会导致超声波的信号偏低，出现误判。

因此，一定要注意声测管的安装，以免导致失误的出现。

5.4桩基的期龄
对超声波检测时的信号以及波形影响较大的还有桩基的期龄，按照理论上的要求，桩基的期龄必须达到十四天再进行检测，及时做到时间紧迫，不能达到十四天，最低也要有一周的时间，如果不按照这个规范操作的话，时间过短，这会影响到超声波检测时的信号以及波形，会导致信号过弱，波形衰减，影响检测结果。

6. 结语
超声波的检测方法可以较好的反应桩身的缺陷，准确率较高，而且操作较为简单，这都让超声波检测法广泛的在桥梁桩基的检测中得到应用。

我们在进行超声波检测时一定要掌握其工作原理，正确运用超声波检测技术的方法，在此基础上对数据进行分析和处理。

但是不可忽视的是在超声波检测方法的运用时还要考虑一些注意事项，提高超声波检测的准确率。

【参考文献】
[1]赖庆球.超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑，2008,（13）：328—329.
[2]梁劲毅，温永钦.超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑，2010，(34):318—319.
[3]吴柏林.论超声波法在桥梁桩基检测中应用[J].现代商贸工业，2010，(08):298—299.
[4]吴柏林.论超声波法在桥梁桩基检测中应用[J].现代商贸工业，2010，(08):298—299.
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