超聲波檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用策略

關鍵詞： 橋梁工程 橋梁樁基 超聲波檢測技術 檢測方法

科學合理的樁基檢測是確保橋梁樁基施工效果、滿足橋梁整體質量與安全需求的關鍵。在通過超聲波檢測技術對橋梁工程中的樁基進行檢測時，相關單位與技術人員一定要明確超聲波檢測技術的主要原理，掌握其中主要的檢測方法，然后將實際的工程概況作為依據，對超聲波檢測技術加以合理應用，以此來實現橋梁樁基檢測數據的準確獲取，從而為其缺陷判斷提供科學依據。在此過程中，為進一步確保檢測效果，技術人員還需要對超聲波檢測技術具體應用中的一些質量控制措施做到足夠重視。通過這樣的方式，才可以讓超聲波檢測技術的應用優勢得以充分發揮。

1 工程概況

研究選取的某橋梁工程總長是459 m，其整體結構是高低塔三跨中央雙鎖面形式的斜拉橋，整體橋梁設計為雙向四車道，其全寬是24.5 m。在該橋梁工程中，共設置了44 根鉆孔灌注樁，其直徑在1 200～2 800 mm 之間。為有效保障樁基施工質量，從而為整體橋梁工程的質量與安全奠定良好基礎，在完成橋梁工程的鉆孔灌注樁施工之后，決定通過超聲波檢測技術對其進行質量檢測。具體檢測中，特將4根聲測管預埋在了鉆孔灌注樁內部，在樁基混凝土灌注施工完成28 d之后實施超聲波檢測。文章主要對超聲波檢測技術在該橋梁工程樁基檢測中的具體應用進行分析。

2 超聲波檢測技術主要原理

在對橋梁工程中的樁基進行超聲波檢測時，需要將縱向超聲檢測管道預埋到樁基內部，并在其中設置超聲波脈沖發射裝置與超聲波接收探頭。將清水用作耦合劑來填充聲測管，通過儀器將具有周期性特征的電脈沖發出，使其從發射探頭通過，直接穿透到樁基混凝土內部，再由接收探頭將其接收。在接收相應的電脈沖之后，接收探頭會將其轉換為電信號的形式，借助于儀器中設置的檢測系統，對超聲波脈沖在樁基中穿過的時間、接收的超聲波脈沖幅值、主頻率、波形和頻譜等各項參數進行檢測，最后再通過數據處理系統對上述各項參數進行綜合判斷與分析[1]。通過這樣的方式，便可對橋梁工程樁基混凝土內部的各種缺陷位置、大小及其性質等做出準確判斷，并準確評價出樁基混凝土的整體強度等級及其均勻性指標，從而為橋梁工程樁基施工質量的評定提供科學參考。

3 橋梁樁基檢測中的超聲波檢測技術主要方法

3.1 樁內單孔透射檢測

在橋梁工程的樁基檢測中，樁內單孔透射檢測法是對傳統鉆芯檢測法所實施的一種補充。具體檢測中，需要將一個單孔預留在橋梁工程的樁基內部，將一個換能器安裝到孔中，該換能器中同時具備超聲波發射裝置以及超聲波接收裝置。在通過該方法進行樁基檢測時，需要先將隔音材料添加到適當位置，讓整體系統內部達到良好的隔音效果，然后通過換能器將超聲波發出，使其在耦合劑中通過，并穿透至橋梁樁基混凝土內部，最后再反射回接收器中。利用獲取到的聲學參數，便可對橋梁工程樁基內部結構做出有效檢測。但是在通過該方法進行橋梁工程樁基檢測的過程中，相關單位與技術人員需要注意一點，如果樁基內部設置了鋼管，便會對檢測效果產生干擾，從而影響到其檢測結果的準確性[2]。因此，在鋼管結構形式的橋梁基樁檢測中，此項技術并不適用。

3.2 樁外孔透射檢測

在超聲波檢測技術中，樁外孔透射檢測方法主要在孔洞中不具備換能器的橋梁樁基檢測中適用。在通過此種方法進行橋梁工程樁基檢測時，需要將一個測量孔鉆設到橋梁工程混凝土樁基外部，以此來實施樁基測量。在該測量系統中，主要的組成部分包括超聲波發射換能器、超聲波接收換能器以及超聲波檢測儀。其中，超聲波發射換能器需要在橋梁樁基頂部安裝，并與樁基貼合；超聲波接收換能器與超聲波檢測儀需要設置在鉆取的孔洞內，以此來實現混凝土與土層中通過的超聲波形態接收，并通過聲波形態分析來判斷混凝土樁基是否存在缺陷。相較于樁內單孔透射檢測方法而言，此種檢測方法的操作更加簡單，且不需要破壞樁基。但是經實際應用發現，當聲波從土層中透過時，通常具有非常快的衰減速度。因此，在通過該方法進行檢測時，其發射器一定要具備足夠高的功率，且只適合在長度較小的樁基檢測中應用。對于檢測方向而言，該方法也只能夠對樁基是否有縮頸、斷樁等缺陷進行判斷。如果鉆孔灌注樁具有不規則的截面，在通過該方法進行檢測時，其誤測率也會進一步提升。基于此，在實際的橋梁樁基檢測中，對于此種方法，相關單位與技術人員一定要做到酌情選用。

3.3 跨孔透射檢測

在當今的超聲波檢測中，跨孔透射檢測是最為主要的一個檢測方法。在通過該方法進行橋梁樁基檢測時，需要將兩根聲測管預埋到樁基內部，具體檢測中，需要將清水注入聲測管內，然后分別將超聲波發射換能器與超聲波接收換能器放置在2 根聲測管中，通過超聲波發射換能器將超聲波脈沖發射出去，使其從樁基混凝土與耦合水中穿過，然后通過另一根聲測管中設置的超聲波接收換能器將其接收。在此過程中，所有能夠被超聲波接收換能器接收的聲波范圍都是有效的檢測范圍。該方法雖然需要進行兩根或更多聲測管的設置，但是在實際應用中，該方法的應用優勢卻有很多。首先，通過超聲波發射換能器與超聲波接收換能器高度的同步提升，可達到良好的評測效果，從而實現整個樁基的有效測量。其次，具體檢測也可以讓超聲波發射換能器與超聲波接收換能器形成一定的高度差，從而讓測量的超聲波形成一個傾角，在對樁基內部異物和裂紋進行檢測時，可通過兩者高度差的不斷調整來實現不同聲波網的形成，以此來交叉測量檢測點數據，進一步確保檢測結果的精準性。最后，可通過一點固定、另一點移動的方式進行超聲波檢測，這樣便可讓檢測區域形成一個扇形，從而獲取到更多的數據信息，使樁基檢測精度及其可靠度得以顯著提升[3]。

4 橋梁樁基檢測中的超聲波檢測技術具體應用分析

4.1 前期準備

在橋梁工程樁基檢測中，前期準備工作主要包括3 個方面，具體如下。

4.1.1 技術調研

在此過程中，特對該橋梁工程中的基樁特征進行了調研，經調研可知，樁基中預埋的4 根聲測管布置為正方形，此種布置方法非常適用于跨孔透射檢測。因此，決定通過跨孔透射檢測法進行檢測。以實際的工程概況、以往的相關經驗以及超聲波檢測分析技術等應用措施作為依據，對疊加波的消除進行了重點探討，初步制訂出了與橋梁工程現場實際情況相符合的檢測方案，以此來為后續的樁基超聲波檢測工作做好充分準備。

4.1.2 環境控制

對該橋梁樁基的具體固化效果進行定時檢測，在確保其固化效果與超聲波檢測技術的實際應用要求相符時，才可以先對樁頭部分進行適當的開挖與樁頭破除操作。在此過程中，也對其表面實施了磨平處理，并將聲測管內的雜質清理干凈，為后續檢測奠定良好基礎，盡最大限度確保檢測結果的準確性。

4.1.3 設備選擇

檢測主要選擇的是超聲儀以及徑向振動式環內器。其中，超聲儀為ZBL-U5600 型便攜式超聲儀，此種超聲儀是將傳統混凝土超聲波探測儀作為基礎改進而來的一種超聲儀，其通用性十分良好，可以對樁基完整性、混凝土缺陷、材料物理力學性能以及結合面質量等做出科學、準確的檢測。振動式換能器所發射的是超聲波縱波，通過此類換能器的應用，可全面滿足本次橋梁工程中的樁基超聲波檢測需求。

4.2 超聲波檢測

在橋梁工程現場的樁基超聲波檢測中，主要的檢測內容包括以下幾個方面：第一，對現場的4 根聲測管進行平行性檢測，通過實際檢測發現，聲測管具有較小的平行數據，但是所有數據的誤差并未超過可控范圍；第二，對各個聲測管間距關系進行測量，通過測量發現，4 個聲測管之間的間距均為2 350 mm；第三，對聲測管管徑及其管壁厚度進行測量，經測量發現，現場的4 個聲測管管徑均為57 mm，管壁厚度均為3.5 mm，因為管壁厚度對于超聲波檢測結果并不能產生較大影響，所以，在具體檢測中，主要將該數據預留至后期進行誤差分析。

在超聲波檢測正式開展之后，首先采取了平測法。檢測中，通過超聲波發射換能器與超聲波接收換能器同步提升的方式來進行檢測，為實現檢測誤差的有效降低，同步提升過程中，特通過水平儀來對其進行校準。為確保最終的檢測效果，在對發射波進行控制的過程中，所有的超聲波發射頻率及其振幅都按照實際的檢測需求進行調整，調整中，主要借助于發射器數據來控制其頻率；將超聲波監測儀獲取到的監測結果作為依據，對其振幅實施相對控制。對于超聲檢測中發現的異常缺陷，檢測人員需要做好其高度數據的記錄，在第一組檢測完成后，需要對剩余的管道實施兩量檢測[4]。在呈現儀中輸入檢測獲取到的所有數據，以此來實現大致的超聲波檢測數據模型建立，使檢測數據實現從定性分析到定量分析的轉變。

4.3 檢測結果分析

對于超聲波檢測中獲得的檢測結果數據，具體分析中，主要通過聲速數據、波幅數據以及信號功率譜密度數據的分析來進行樁基質量的綜合判定。表1 是橋梁工程樁基超聲波檢測中的部分檢測數據。

在檢測中，超聲波衰減平均值標準是6 dB，經檢測發現，在所有檢測點中，只有一處的衰減略高于平均值，該位置被記作了疑似缺陷區域。經后續的扇形檢測與斜角檢測，對其大致區域進行了鎖定，并進一步對其缺陷進行了確定，經檢測發現，其缺陷情況并未超出可控范圍。結合表1 中的數據可知，在0～18 m 的斷面內，超聲波的聲速、波幅以及信號功率譜密度檢測數據均正常，由此可判斷，兩側管樁體間的結構完好。在18.8～20.0 m 的斷面內，超聲波聲速略微降低，但經進一步研究發現，其降低幅度不超出《建筑樁基檢測技術規范》（JGJ 106-2014）中的允許范圍，且樁基強度也符合標準，因此判定該樁基施工質量合格[5]。

5 橋梁樁基超聲波檢測質量控制措施

5.1 超聲波聲測管的合理選用

在橋梁樁基檢測中，為實現超聲波檢測質量的有效控制，相關單位與技術人員一定要對其聲測管進行合理的選擇與應用。具體選擇中，一定要確保探頭可以在聲測管內部自由伸縮，且聲測管數量需要按照樁基具體直徑來確定。如果樁基直徑在800 mm 以下，最好應設置2 根聲測管；如果樁基直徑在800 mm 及以上，最好應設置4 根或更多的聲測管[6]。通過這樣的方式，才可以實現超聲波信號的良好檢測，盡最大限度確保橋梁樁基檢測質量。

5.2 超聲波檢測點的完善處理

在通過超聲波檢測技術進行橋梁工程樁基檢測之前，施工人員需要將樁頭具體位置作為依據來進行開挖施工，在抹平檢測面之后才可以實施超聲波檢測。在此過程中，為達到預期的超聲波檢測效果，技術人員可將水泥砂漿鋪設在檢測面上，使其足夠平整，且需要做好聲測管內部的清理工作，使其內部不存在沉渣等雜質。通過這樣的方式，才可以讓超聲波檢測技術的應用優勢得以充分發揮，從而實現橋梁工程樁基施工質量的科學檢測。

5.3 聲測管的科學設置與固定

在超聲波檢測技術的具體應用中，聲測管的設置與固定也會對其檢測質量產生直接影響。基于此，在橋梁樁基檢測中，技術人員需要將聲測管綁扎到鋼筋籠主筋上，確保其牢固。對于聲測管接頭，應通過焊接的方式與鋼筋籠主筋固定，焊接中，一定要注意確保聲測管質量和安全，不可將其損壞，其原料應盡可能選擇鑄鐵管[7]。同時，技術人員應控制好鑄鐵管接頭位置的焊接質量，使聲測管內部具有足夠的空間，這樣才可以讓換能器在其中自由伸縮，以此來保障橋梁樁基的超聲波檢測質量。

6 結語

綜上所述，在橋梁工程的樁基檢測中，超聲波檢測技術發揮著至關重要的作用。基于此，在具體檢測中，相關單位與技術人員一定要將實際的工程概況作為依據，對超聲波檢測方法加以合理選擇，并科學制訂檢測方案；再根據現場實際條件，通過合理的措施來進行超聲波檢測技術應用及其質量控制。