探究桥梁桩基检测中声波透射法检测的应用

摘要：桥梁是一种重要的交通基础设施，其安全、耐久性能非常重要。桩基是桥梁的基础，桩基础的完整性对整体的稳定起着至关重要的作用。传统的桩基检测手段，如钻芯法和敲击法等，均存在着破坏力大，检测效率低下等缺陷。目前，声波法已被广泛地用于桥梁桩基础的无损检测。本文拟对声波法在桥梁桩基础检测中的应用进行深入的研究，并将其与传统方法进行比较，以揭示其在保障桥梁安全性上的优越性。

关键词：桥梁桩基检测；声波透射法；检测；应用

Exploring the Application of Acoustic Transmission Method in Bridge Pile Foundation Testing

Lu Chao

Aoli Guoce (Yancheng) Inspection and Testing Co., Ltd. Yancheng, Jiangsu 224000

Abstract: Bridges are important transportation infrastructure, and their safety and durability performance are crucial. Pile foundation is the foundation of a bridge, and the integrity of the pile foundation plays a crucial role in the overall stability. Traditional pile foundation testing methods, such as core drilling and tapping, have drawbacks such as high destructive power and low testing efficiency. At present, the acoustic method has been widely used for non-destructive testing of bridge pile foundations. This article intends to conduct in-depth research on the application of acoustic wave method in bridge pile foundation detection, and compare it with traditional methods to reveal its superiority in ensuring bridge safety.

Keywords: Bridge pile foundation testing; Acoustic transmission method; testing; application

在桥梁施工中，桩基的质量直接关系到基桩的安全性与稳定性，所以，桩基的质量监控一直受到建设方、施工团队、设计团队、监理部门以及有关部门的高度关注。由于我国地域复杂，施工工艺比较隐蔽，桩基施工过程中极易出现各类隐患，如不能及时发现并加以处理，将会对整个基桩质量产生重大影响。桩基工程由于其施工及质量检验的复杂程度远超上部建筑物，极易发生质量问题，且桩基完整性是评价桩基质量的重要指标。利用超声波检测技术评价桩周桩的完整性，提高了检测的准确性。

一、桥梁桩基检测中声波透射法的应用原理

超声波具有很强的穿透性，可以在各种介质中传播，这种特点在工程探测中显得尤其重要。声波法是指在桩基础上埋设一根声测管，通过导管将超声信号从桩体内发出并接收。通过对超声波在混凝土内部的传播过程进行研究，得到了其振幅、传播时间、频率和波形等重要物理参量。如：桩底混凝土中存在蜂窝、孔洞或裂缝等缺陷，则会导致声波的传播路径发生变化，从而引起波幅衰减、传播时间延长或者频率变化等。通过对这些变化的详细分析，技术人员可以精确地定位缺陷的位置，并评估其严重程度，从而为桩基的质量和安全性提供科学依据。

超声波检测的基本原理是：通过将多个声测管探头发出的超声信号同时发送和接收，从而得到波形图示。在采用不同的原材料、不同的成桩方式、不同的检测方式以及不同的探头间距下，超声波的传播速度和振幅都比较稳定；当桩身混凝土中有缺陷时，当超声波通过这一范围时，其声速和振幅都发生了显著的反常变化，引起了波列的混乱，从而引起了波形畸变。在数据采集期间，检测人员根据现场的环境和施工数据，并将超声波频率和波形等关键参数的变化，对检测数据进行验证，并对检测结果进行验证。当数据收集完毕之后，利用软件对桩基的成桩质量进行判定[1]，声波透射法的检测工作原理如图1所示。

图1：声波透射法的检测工作原理

二、声波透射法在桥梁桩基检测中的具体应用

（一）仪器设备

超声换能器是一种新型的声波检测技术，其损耗低，灵敏度高，使用寿命长。这些特性使超声波传感器能够满足不同的检测任务。在实际应用中，对超声波传感器进行调频是非常重要的。通常，在低于80赫兹的情况下，超声传感器的灵敏度比较低。但是，当频率超过80赫兹时，这种方法的灵敏度将大幅提升，使其可以更加精确地捕获目标。一般来说，为了保证最好的探测结果，传感器的频率应该设置在20千赫。

另外，超声换能器的工作波长通常在6-8 m之间，这一特点对声波检测也有很大的影响。尤其是对管线的长度进行测量，通常采用的声测管长在4~5 m左右。在这种情况下，采用高精度超声波传感器对仪器进行自动校准是非常重要的。采用该方法，可有效地克服声波检测所带来的误差，提高检测的精度与可靠性。在工程实践中，必须严格按照设计图及相关规定进行施工，以确保工程质量。若发现设计图中有问题或不符合规定的，应及时上报相关部门，使其得到及时的改正。尤其是当出现桩基础质量问题时，其处理方法是否及时、是否准确，将直接影响到整个工程的安全与稳定。对大口径桩的病害，宜采取人工开挖法；但对小直径桩的缺陷，可采用人工浇筑混凝土的方法来检测[2]。

（二）声测管

声测管是桩基质量检验的一种重要手段，以钢管为主。为保证声波法检测结果的精度，应对声测管两端进行封接，以保证接好后两端仍处于闭合状态。在安装声波测压管的过程中，要注意内壁的干净、干爽，以防止有污物、杂质的存在而对检测结果产生影响。各连接件的密封性尤其重要，要对其进行严密的检验，以保证无渗漏，避免检测结果的偏差。在安装声波检测管前，先用压缩空气对管道内壁进行吹扫，并将其清理干净，以保证管道内的清洁畅通。声测管与混凝土之间的连接应牢固、可靠，一般采用螺栓固定，以防止受力干扰，保证施工期间声测管不发生松动、位移，确保检测结果准确可靠。另外，在现场施工时，也要严格遵循标准，保证各个环节的合格，才能保证桩基础检测的质量[3]。

（三）现场检测过程

在实施声波检测前，必须保证各种专用检测设备的稳定性。它包含了超声波检测器和相应的数据获取与处理设备。在进行任何作业前，都应该仔细地检查并校正这些仪表，以保证其在试验期间能始终稳定、精确地工作。声波管的标准埋设也是一项重要的工作。为了确保在发射机与接收机之间不受干扰地传输声波信号，所述声波管一般采用耐腐蚀材料制造。在钻探过程中，要根据设计要求，准确地埋设导管，以保证在不同地质条件下仍能形成稳定的声波道。在钻完之后，要把所有的碎屑都清理掉，并且要准确地测量井眼的大小。这样不但可以确保声波管的安放位置，而且可以保证随后的试验环境的清洁和一致。钻杆和声波管之间的连接也必须准确，如有松脱或位置不对，均会对试验结果产生不利影响。声波管的安放要严格符合预先确定的设计要求。试验管中的注水深度不能大于2 cm，否则会对声波的传递产生影响。在此之后，应该用超声波检测器来进行实际的试验。在现场检测过程时，要保证声波检测仪器处于良好的工作状态，超声波检测仪的安放位置及参数的设定要准确。为了将信号损耗降到最低，声学管道应该直接朝向仪表的下面。试验结束后，要及时读出并做好试验资料，并做好必要的保养工作，使试验装置能长时间稳定地工作。在声测管内，由于声波在管道中的传播速率很低，所以前处理是一个十分重要的环节。为了确保试验结果的准确性和可靠性，消除由外界因素引起的误差是非常重要的。预处理过程是实现这一目标的关键步骤，它可以包含多种技术手段。例如，可以采用多个短时检测来决定参考信号，通过这些短时检测可以捕捉到信号中的瞬时变化，从而更准确地识别出有效信号与噪声[4]。

（四）数据处理

声波透射法是一种常用的无损检测技术，主要用于评估桩基的内部质量，如完整性、连续性和均匀性。这种方法通过在预埋于桩基中的声测管内发射和接收超声波信号来实现。为了确保检测结果的准确性和可靠性，需要进行一系列的前期准备工作，其中重要的一环是正确地安放和调节声测管，包括确定它们的位置、方向和高度。声测管应沿桩基础轴线均匀分布，并保持适当的间隔，以确保能够全面覆盖桩的全断面。同时，声测管的朝向应与桩基的轴线保持一致，以防止声波信号发生偏折。根据声波透射法的检测结果，桩基的质量可以被分为四类：

1.Ⅰ类：表明桩的混凝土质量很好，无显著缺陷或不连续性。这种类型的桩，一般都能达到设计要求，无需再作任何处理或加固。

2.Ⅱ类：表明桩基础的混凝土质量总体较好，有少量的缺陷或不均匀性，但不会对桩的整体受力产生明显的影响。对这种类型的桩，为保证其安全可靠，还需进一步检查或监测。

3.Ⅲ类：说明桩基础的混凝土质量较差，有明显的缺陷或裂缝，对其承载力及耐久性产生不利影响。对此类桩基础，为了提高结构的使用性能与安全，一般都需进行修补或补强。

4.Ⅳ类：表明桩基础的混凝土质量很低，有较大的病害，有较大的裂缝，达不到设计要求。为了保证项目的安全性，对这种类型的桩基础必须进行全面的维修或替换[5]。

三、结束语

综上所述，通过应用声波透射法无损检测技术，验证了其在检测桥梁桩基质量方面的可行性。该技术不受桩基直径、长度等条件的限制，干扰因素较少，能够提供精确可靠的检测结果。采用声发射无损检测方法，能够显著提升桥梁工程中桩基础质量缺陷的检测精度，这对于增强桥梁桩基础的安全性和稳定性具有极其重要的意义。

参考文献：

[1]陈赛.桥梁桩基检测中声波透射法的运用探究[J].交通科技与管理,2024,5(17):49-51.

[2]徐咏鹏.声波透射法在桩基检测中的应用[J].四川建材,2024,50(08):54-55+62.

[3]邓晓.桩基检测中声波透射法的应用分析[J].技术与市场,2024,31(07):108-110.

[4]杨海林.声波透射法在桩基检测中的应用研究[J].工业技术与职业教育,2024,22(03):6-11+16.

[5]焦海棠,邢立辉,何成,等.声波透射法检测技术在桩基检测中的应用分析[J].四川建材,2023,49(09):74-76.