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[摘 要]本文首先阐述了超声波法的基本原理，然后分析了检测方法处理方式，最后通过实例详细的分析了超声波法在桥梁桩基检测中的应用。
[关键词]超声波法；桥梁桩基检测；应用
中图分类号：P631.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0383-02
一、前言
近年来，科技的不断发展，使得超声波法在桥梁桩基检测中的应用问题引起了人们的普遍关注。超声波法直接影响桥梁桩基检测的质量，我国在此技术上也取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足之处需要改进。因此，我们要加强对超声波法在桥梁桩基检测中的分析。
二、必要性
基桩是桥梁工程中非常重要的组成部分，基桩的质量直接关系到整个桥梁的结构安全，如何保证其质量，一直备受建设、施工、设计、监理各方以及建设行政主管部门的关注。由于我国地质条件复杂，施工过程又存在高度隐蔽性，因此极易形成各种缺陷影响基桩质量问题。此外桩基础工程的施工、质量检测等往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在质量隐患。桩身完整性是基桩质量检测的主要指标，通过采用超声波法来对基桩桩身完整性指标进行检测评价，能有效的提高检测结果的准确性。
三、超声波法的基本原理
超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是：桩内预埋若干检测管作为检测通道，将发射探头和接收探头置于声测管中，管内充满清水作为耦合剂。由仪器中的脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，加在发射换能器的压电体上，转换成超声脉冲，该脉冲穿过待测的桩体混凝土，并为接收换能器所接收，再转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接收波幅值（或衰减值A）、脉冲主频率、波形及频谱等参数，然后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
四、检测方法处理方式
1、基于声时的数据分析
我们可以运用平均值与声时2倍标准差之间的关系来判断测定位置是否有缺陷。二者之间的和的临界值能够实现判定桩身有无缺陷。若在测定第n个测点时这一测点处的值大于测定的总和临界值，那么则说明这一测点处存在缺陷。
2、基于波幅的数据分析
波幅这一测值是最具有代表性的参数，在众多声学参数中它最能够反映桩基质量的判断情况，所以检测人员会对此值格外留心。这一临界值取自于接收节能器所接收到的超声波信号的波幅平均值的二分之一，根据这一临界值就能够判断桩身的缺陷程度以及有无缺陷。在测定的过程中，如果第n个测定处的测定值大于总的测定值之和的二分之一，那么则说明此处存在缺陷。
3、基于“声时一深度曲线”的数据分析
这种测试方法也叫做PSD法，与波幅检测方法一样，也是较为敏感的能够快速查看探测缺陷位置的测试方法，所以在选取缺陷位置时，可以参考波幅值以及PSD值。运用这一方法进行选取缺陷时，可以记录声时--深度曲线接近的测点的斜率K，以及两点之间的差值的乘积作为临界值。如果测定的PSD值比断桩处或全断面处要大，则说明此处存在断桩。
五、超声波透射法桩基检测的准备工作
1、预埋声测管
利用透射法检测桩基工程质量需要在桩基内事先预埋声测管，对于桩基直径不足1.5m的情况一般埋设三根声测管，桩基直径在1.5m以上的通常需要埋设四根声测管，以便于对桩基施工质量进行检测。声测管的材质尽量选择使用金属管，管间的连接宜采用螺纹连接，声测管内径应该至少大于换能器的外径1.5cm。声测管可以采取与钢筋笼一同绑扎的方式安装，并在声测管的顶部进行封闭，管口高出桩基30cm，为避免杂物进入应加封口盖。
2、仪器设备的检查
在开始桩基质量检验之前，应该对超声波法的试验仪器设备进行检查，确保通电后各项仪器设备的正常。仪器设备主要有声波测试仪、换能器（通常使用柱状径向振动的换能器）以及显示系统组成。
六、实例分析
1、工程概况
某现场地质情况：线路上有大量冲沟，相对高差一般为150m～350m，上部构造采用（3×40×2）m先简支后连续预应力混凝土箱梁，下部构造为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔灌注桩桩基础。全桥桩基工程中有60根桥墩桩（直径1.8m和1.5m两类），24根桥台桩（直径1.5m），全部采用水下灌注混凝土施工工艺。这84根桩中，每根桩埋设3根声测管依照图1中b）所示的三角形方式布置。
2、检测结果
本次检测采用RS-ST01C型非金属超声检测仪，检测时采样点数512点，采样间隔1.1μs延迟时间200μs，发射电压500V，发射脉宽20μs，触发方式为连发，检测方向向下，换能器采用压电陶瓷式径向换能器，其直径3cm，长度约为20cm，发射频率50kHz。被检测桩位于西安一商州高速公路第三合同段K9+390刁旗寨大桥，检测该桥梁桩基础0号台右幅桩基0号～4号桩，桩径1.5m，桩长26m，水下C25混凝土翻浆灌注，钢管声测管采取如图1b）所示的三角形布置方式，AB剖面两声测管外壁距离109cm，AC剖面两声测管外壁距离98cm，BC剖面两声测管外壁距离111cm。该桩基中一根桩（0号～4号）的一个测向（AB剖面）的声时一声速一波幅一深度及声时PSD判据曲线见图2～图4。
通过对检测数据的基本分析，可以看出0号～4号桩AB剖面上声速、声时测据正常即声速测据都在临界值以上，声时测据都在临界值以下，但在深度5m～6m处波幅值异常即波幅值低于临界值，利用声时、声速作为判据可以看出在这个剖面桩的质量合格，桩身基本完好，只是在部分测点处声速偏小，造成这种情况的原因可归咎于检测时混凝土的龄期较短（21d），部分混凝土的强度尚未完全达到一定的强度值，而利用声幅作为判据可以看出在这个剖面5m～6m深度范围内存在一定程度的缺陷，在其他部分桩身基本完好，在这一深度处正好是声测管接口处，出现波幅异常是由于声测管接头处残留的焊渣混入混凝土桩体，从而出现声幅测值异常，在这一深度处声速、声时测据正常而声幅测据异常是由于在桩基超声检测中，桩内存在缺陷时，波幅值比声速、声时值更敏感，所以出现声速、声时测据正常而声幅测据异常。
3、结果分析
对于钻孔灌注桩的完整性利用超声检测方便快捷，检测结果可靠，混凝土存在质量问题时，声速明显减小，聲波波形差。当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都满足要求时，则可判断该测点处桩身质量完好，当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都出现异常，则可判断该处存在缺陷，当利用声幅作为判据，测点的判据曲线不满足要求，而声时、声速作为判据测点的判据曲线都满足要求时，可以认为该测点处不存在缺陷，因为声幅对于混凝土缺陷敏感，依此作为判据过于严格，此时要结合声时PSD对测点处进行综合分析、研究，提高判断结果的准确性。
七、结束语
综上所述，超声波法是桥梁桩基检测的核心技术。因此，我们要根据实际情况，制定出合理的检测方案，确保桥梁工程的质量。
参考文献
[1] 马建军.钻孔灌注桩的超声波透射法检测[J].地震学刊，2010（7）：4O-41.
[2] 刘德贵.超声波透视法在桩基检测中的应用[J].路基工程，2012（5）：76-83.
[关键词]超声波法；桥梁桩基检测；应用
中图分类号：P631.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0383-02
一、前言
近年来，科技的不断发展，使得超声波法在桥梁桩基检测中的应用问题引起了人们的普遍关注。超声波法直接影响桥梁桩基检测的质量，我国在此技术上也取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足之处需要改进。因此，我们要加强对超声波法在桥梁桩基检测中的分析。
二、必要性
基桩是桥梁工程中非常重要的组成部分，基桩的质量直接关系到整个桥梁的结构安全，如何保证其质量，一直备受建设、施工、设计、监理各方以及建设行政主管部门的关注。由于我国地质条件复杂，施工过程又存在高度隐蔽性，因此极易形成各种缺陷影响基桩质量问题。此外桩基础工程的施工、质量检测等往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在质量隐患。桩身完整性是基桩质量检测的主要指标，通过采用超声波法来对基桩桩身完整性指标进行检测评价，能有效的提高检测结果的准确性。
三、超声波法的基本原理
超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是：桩内预埋若干检测管作为检测通道，将发射探头和接收探头置于声测管中，管内充满清水作为耦合剂。由仪器中的脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，加在发射换能器的压电体上，转换成超声脉冲，该脉冲穿过待测的桩体混凝土，并为接收换能器所接收，再转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接收波幅值（或衰减值A）、脉冲主频率、波形及频谱等参数，然后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
四、检测方法处理方式
1、基于声时的数据分析
我们可以运用平均值与声时2倍标准差之间的关系来判断测定位置是否有缺陷。二者之间的和的临界值能够实现判定桩身有无缺陷。若在测定第n个测点时这一测点处的值大于测定的总和临界值，那么则说明这一测点处存在缺陷。
2、基于波幅的数据分析
波幅这一测值是最具有代表性的参数，在众多声学参数中它最能够反映桩基质量的判断情况，所以检测人员会对此值格外留心。这一临界值取自于接收节能器所接收到的超声波信号的波幅平均值的二分之一，根据这一临界值就能够判断桩身的缺陷程度以及有无缺陷。在测定的过程中，如果第n个测定处的测定值大于总的测定值之和的二分之一，那么则说明此处存在缺陷。
3、基于“声时一深度曲线”的数据分析
这种测试方法也叫做PSD法，与波幅检测方法一样，也是较为敏感的能够快速查看探测缺陷位置的测试方法，所以在选取缺陷位置时，可以参考波幅值以及PSD值。运用这一方法进行选取缺陷时，可以记录声时--深度曲线接近的测点的斜率K，以及两点之间的差值的乘积作为临界值。如果测定的PSD值比断桩处或全断面处要大，则说明此处存在断桩。
五、超声波透射法桩基检测的准备工作
1、预埋声测管
利用透射法检测桩基工程质量需要在桩基内事先预埋声测管，对于桩基直径不足1.5m的情况一般埋设三根声测管，桩基直径在1.5m以上的通常需要埋设四根声测管，以便于对桩基施工质量进行检测。声测管的材质尽量选择使用金属管，管间的连接宜采用螺纹连接，声测管内径应该至少大于换能器的外径1.5cm。声测管可以采取与钢筋笼一同绑扎的方式安装，并在声测管的顶部进行封闭，管口高出桩基30cm，为避免杂物进入应加封口盖。
2、仪器设备的检查
在开始桩基质量检验之前，应该对超声波法的试验仪器设备进行检查，确保通电后各项仪器设备的正常。仪器设备主要有声波测试仪、换能器（通常使用柱状径向振动的换能器）以及显示系统组成。
六、实例分析
1、工程概况
某现场地质情况：线路上有大量冲沟，相对高差一般为150m～350m，上部构造采用（3×40×2）m先简支后连续预应力混凝土箱梁，下部构造为柱式桥墩、肋板式桥台，钻孔灌注桩桩基础。全桥桩基工程中有60根桥墩桩（直径1.8m和1.5m两类），24根桥台桩（直径1.5m），全部采用水下灌注混凝土施工工艺。这84根桩中，每根桩埋设3根声测管依照图1中b）所示的三角形方式布置。
2、检测结果
本次检测采用RS-ST01C型非金属超声检测仪，检测时采样点数512点，采样间隔1.1μs延迟时间200μs，发射电压500V，发射脉宽20μs，触发方式为连发，检测方向向下，换能器采用压电陶瓷式径向换能器，其直径3cm，长度约为20cm，发射频率50kHz。被检测桩位于西安一商州高速公路第三合同段K9+390刁旗寨大桥，检测该桥梁桩基础0号台右幅桩基0号～4号桩，桩径1.5m，桩长26m，水下C25混凝土翻浆灌注，钢管声测管采取如图1b）所示的三角形布置方式，AB剖面两声测管外壁距离109cm，AC剖面两声测管外壁距离98cm，BC剖面两声测管外壁距离111cm。该桩基中一根桩（0号～4号）的一个测向（AB剖面）的声时一声速一波幅一深度及声时PSD判据曲线见图2～图4。
通过对检测数据的基本分析，可以看出0号～4号桩AB剖面上声速、声时测据正常即声速测据都在临界值以上，声时测据都在临界值以下，但在深度5m～6m处波幅值异常即波幅值低于临界值，利用声时、声速作为判据可以看出在这个剖面桩的质量合格，桩身基本完好，只是在部分测点处声速偏小，造成这种情况的原因可归咎于检测时混凝土的龄期较短（21d），部分混凝土的强度尚未完全达到一定的强度值，而利用声幅作为判据可以看出在这个剖面5m～6m深度范围内存在一定程度的缺陷，在其他部分桩身基本完好，在这一深度处正好是声测管接口处，出现波幅异常是由于声测管接头处残留的焊渣混入混凝土桩体，从而出现声幅测值异常，在这一深度处声速、声时测据正常而声幅测据异常是由于在桩基超声检测中，桩内存在缺陷时，波幅值比声速、声时值更敏感，所以出现声速、声时测据正常而声幅测据异常。
3、结果分析
对于钻孔灌注桩的完整性利用超声检测方便快捷，检测结果可靠，混凝土存在质量问题时，声速明显减小，聲波波形差。当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都满足要求时，则可判断该测点处桩身质量完好，当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都出现异常，则可判断该处存在缺陷，当利用声幅作为判据，测点的判据曲线不满足要求，而声时、声速作为判据测点的判据曲线都满足要求时，可以认为该测点处不存在缺陷，因为声幅对于混凝土缺陷敏感，依此作为判据过于严格，此时要结合声时PSD对测点处进行综合分析、研究，提高判断结果的准确性。
七、结束语
综上所述，超声波法是桥梁桩基检测的核心技术。因此，我们要根据实际情况，制定出合理的检测方案，确保桥梁工程的质量。
参考文献
[1] 马建军.钻孔灌注桩的超声波透射法检测[J].地震学刊，2010（7）：4O-41.
[2] 刘德贵.超声波透视法在桩基检测中的应用[J].路基工程，2012（5）：76-83.