橋梁樁基檢測中混凝土超聲波檢測技術的應用

彭 嶼

(貴州黔程弘景工程咨詢有限責任公司，貴州 貴陽 550000)

1 引 言

在橋梁工程下部結構施工中，施工區域地理形勢比較復雜，因此混凝土樁基結構應用比較廣泛。混凝土樁基結構強度大，穩定性好，并且能夠有效提升橋梁工程抗震能力，樁基結構能夠將橋梁工程上部結構所承受的荷載傳遞至下部持力層中，進而緩解基礎結構不均勻沉降。在橋梁工程混凝土樁基施工中，由于是隱蔽工程，地質條件、施工技術水平等均會對施工質量產生較大影響，混凝土樁基質量隱患較多。為了對混凝土樁基施工質量進行檢測分析，亟需對超聲波檢測技術在橋梁工程混凝土樁基施工中的應用方式和效果進行深入研究。

2 超聲波檢測技術概述

在橋梁工程樁基結構成樁檢測中，常用技術包括低應變檢測技術、高應變檢測技術、靜荷載試驗以及超聲波檢測技術。在利用超聲波技術進行樁基檢測時，超聲波能夠在介質中傳播，并產生彈性振動，檢測儀器可發出脈沖信號，發射探頭能夠將脈沖能量轉化為機械振動，而接收探頭能夠將機械振動轉化為電磁振動能量，介質水將發射的超聲波進行放大和耦合，使其顯示在檢測儀屏幕上，進而形成波形曲線數據，檢測人員通過對曲線變化形式進行分析，即可判斷混凝土樁基結構內部缺陷和均勻性。在超聲波檢測技術的實際應用中。

3 橋梁樁基混凝土施工常見缺陷

樁基是橋梁工程的承重基礎，通過加強樁基結構施工技術控制，能夠有效提升樁基結構質量。隨著科學技術的快速發展，在橋梁工程混凝土樁基檢測中已形成完善的技術體系，在橋梁工程混凝土樁基、PCC樁基以及鋼板樁基施工中，可結合實際需要選用適宜的檢測技術。

在橋梁工程混凝土樁基施工中，常見質量問題主要包括以下幾點：第一，混凝土樁基樁徑縮小；第二，樁基沉渣現象；第三，混凝土施工材料離析、混凝土攪拌不均勻所造成的骨料懸浮問題；第四，樁身斷裂。由于橋梁工程樁基施工工藝復雜，并且容易受到各類因素的影響，因此，為了保證樁基施工質量，避免對橋梁工程整體質量造成不良影響，不僅需加強施工環節控制，同時在樁基施工完成后，還可采用超聲波檢測技術對施工質量進行檢測，不僅檢測效率高、無損，而且還可保證檢測結果的準確性和可靠性。

4 橋梁樁基混凝土超聲波檢測技術要點

4.1 嚴格按照設計標準制作聲測管

在超聲波檢測技術的應用中，聲測管是由鑄鐵管等材料制作的，在聲測管制作過程中，必須嚴格依據設計標準對鑄鐵管壁厚度、接頭焊接質量等進行仔細檢查和控制，確保聲測管內部有充足空間能夠滿足換能器自由伸縮要求。在聲測管安裝環節，不可采用焊接施工方式，要求綁扎在鋼筋籠主筋上，在綁扎過程中，可選擇鉛絲，沿樁長方向每間隔3 m進行綁扎，而對于主筋與聲測管接頭，可采用點焊方式進行連接。

4.2 合理設置聲測管

對于聲測管，可采用平行對稱的方式進行埋設，確保探頭能夠在聲測管中自由伸縮，根據橋梁工程樁基直徑確定聲測管數量。在超聲波檢測技術的實際應用中，樁徑小于或等于800 mm時，不少于2根聲測管，和樁基中心點成一條直線；樁徑大于800 mm且小于或等于1 600 mm時，不少于3根聲測管，形成60°角的等邊三角形擺放；樁徑大于1 600 mm時，不少于4根聲測管，成90°角正方擺放；如果樁基直徑在2 500 mm以上，則應結合實際情況適當增加聲測管埋設數量。

4.3 放置聲測管

在橋梁工程混凝土樁基施工完成28 d后，即可采用超聲波檢測技術。在具體的檢測過程中，首先挖開樁頭，要求管口高于混凝土頂面100 mm以上，同時還需對管口表面做好抹平處理。在破除樁頭時，應注意避免對樁體中的聲測管造成損壞，同時還應避免雜物落入至聲測管中，最后將探頭放置在樁基底部。

4.4 校正換能器精度

超聲檢測設備是由換能器、數據采集裝置等所組成的，在各類檢測設備應用前，首先需對設備參數進行檢測和校對。在實際檢測中，可采用律定試驗對聲時以及波形準確性進行檢測，同時還需根據成樁設計標準對換能器精度進行調節控制。如果檢測條件允許，可采用重量較大的換能器，并且必須確保換能器高度能夠與收放動作保持一致。

4.5 充分考慮各種因素提高頻譜解析準確性

在獲得超聲頻譜后，要求解析不同頻率分量、不同幅度，然后對主頻率最大幅度進行分析，截取不同波列長度，進而獲得頻譜曲線圖。超聲檢測技術人員在對頻譜進行分析時，要求綜合考慮漏波、疊加波因素以及分辨率因素，確保檢測結果準確性和可靠性。

4.6 科學選擇采樣頻率

在對樁基質量進行檢測分析時，應選擇適宜的采樣頻率，對波頻譜特征進行科學合理的分析，提升頻譜信號準確性，盡量避免頻域以及時域對頻譜分析結果的準確性造成不良影響。

5 橋梁混凝土樁基超聲波檢測技術應用實例

5.1 工程概況

在某高速公路橋梁工程施工中，建設區域地勢平坦，但有大量沖溝，相對高差在150 m～350 m之間。該橋梁工程長度為256 m，上部結構為預應力混凝土箱梁，而下部構造是由柱式橋墩以及肋板式橋臺所組成的，在橋梁樁基施工中，采用鉆孔灌注樁施工技術。根據施工現場勘查成果，綜合考慮該橋梁工程建設要求，在樁基中共有60根橋墩樁以及24根橋臺樁，在樁基施工中，采用水下混凝土灌注施工技術。在對樁基結構施工質量進行檢測時，對于每根樁基，均采用3根聲測管以三角形布置形式進行測量。

5.2 檢測結果分析

在本次樁基檢測中，應用超聲檢測儀時，采樣時間間隔為1.1 μs，延遲時間200 μs，采用連發的觸發方式，發射脈寬20 μs，發射電壓500 V，檢測方向向下，換能器為壓電陶瓷式徑向換能器，直徑為3 cm，發射頻率為50 kHz。在具體的檢測過程中，檢測目標為樁基礎0#臺右幅樁基0#～4#樁，樁基長度為26 m，樁徑為1.5 m。聲測管布置形式如圖1所示，用聲波透射法進行剖面分析，AB剖面測試結果如圖2～圖4所示。

圖1 聲波透射法聲測管布置示意圖

圖2 聲時-波幅曲線圖

圖3 聲時—PSD曲線圖

圖4 聲速—波幅曲線圖

在獲得超聲檢測結果后，對聲速、聲時測據進行分析。聲速測據均為臨界值以上，波形波動規律，檢測結果正常；而聲時測據低于臨界值，波幅出現紊亂，檢測結果異常。由圖中的圖形變化可以初步分析出，AB剖面樁施工質量較好，但是部分測點聲速比較小，主要原因在于在該樁基檢測中，樁基混凝土強度沒有達到設計強度要求。通過對聲幅進行分析，在AB剖面5～6 m深度位置有質量缺陷，其余部分施工質量較好，產生缺陷的原因主要是在于聲測管接口位于剖面5～6 m深度，聲測管接頭有殘留焊渣，并混入至混凝土樁體中，導致聲幅測值異常。

6 結 語

綜上所述，本文主要結合實例，對超聲檢測技術在橋梁工程混凝土樁基施工質量檢測中的應用方式進行了詳細探究。與常規檢測技術相比，超聲檢測技術的應用優勢明顯，所需設備簡單，并且操作方式便捷。超聲波穿透能力強，能夠對超大尺寸混凝土樁基質量進行檢測，查明質量缺陷以及樁基強度，并且檢測結果精度具有可控性，值得推廣應用。