超声波法在桥梁桩基检测中的应用.docx

超声波法在桥梁桩基检测中的应用摘要：超声波是一种脉冲波在混凝土中主要以纵波形式传播。本文是依据工程中实际对桥梁桩基检测情形阐述了超声波检测的基本原理以及工程实测中遇到的问题与建议的解决方法展望了超声波法检测桩基技术促进该技术的研究与应用。关键词：超声波法；桥梁桩基检测；应用超声波法由于其检测结果能直观反映桩身缺陷的位置、大小及严重程度检测质量十分可靠操作非常简单等优点成为桩基检测中最常用的方法之一。随着国家检测技术的发展桩基将得到更广泛的应用。声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出积极的贡献。如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性是工程界面临的问题。1.超声波检测技术原理超声波是一种机械波机械振动和波动是超声测试的物理基础同时它又是弹性波测试方法中的一种固体介质中弹性波的传播理论是它的理论基础。超声波技术应用于混凝土质量的无损检测已有很长的历史而声波透射法应用于基桩检测则是近几年才引进发展起来的由于它具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠所以被广泛推广使用已成为一种比较成熟可靠的灌注桩无损检测方法。声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中管中充满清水作耦合剂由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。最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、位置作出判断并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。2.检测结果的数据分析和判断基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频同时要注意对实测波形的观察和记录如何在这些数据的基础上对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断是超声法检测的关键。目前常用的桩身缺陷判断方法有两大类第一类是数值判据法即根据测试值经适当的数字处理后找出一个存在缺陷的临界值作为依据这种方法能对大量测试数据做出明确的分析和判断通常用于全面扫测时缺陷的初步判断；第二类是声场阴影区重叠法这类方法通常用于数值判据法确定缺陷位置后的细测判断以便详细划定缺陷的位置、大小和性质等在桩身缺陷的超声检测种这两类方法必须联合使用过分偏重任何一种方法都是不合理的。2.1数值判据法2.1.1.概率法正常情况下由随机误差引起的混凝土的质量波动是符合正态分布的这可以从混凝土试件抗压强度的试验结果得到证实由于混凝土质量（强度）与声学参数存在相关性可大致认为正常混凝土的声学参数的波动也服从正态分布规律。混凝土构件在施工过程中可能因外界环境恶劣及人为因素导致各种缺陷这种缺陷由过失误差引起缺陷处的混凝土质量将偏离正态分布与其对应的声学参数也同样会偏离正态分布。所以只要检测出声学参数的异常值其对应的位置即为缺陷区。2.1.2.PSD判据法对于由声时、波幅衰减确定的异常区结合PSD曲线进行综合分析采用斜率法作为辅助异常判据当PSD值在某测点附近明显变化时应将其作为可疑缺陷区。PSD（PileofSlopeandDifference）判据的物理意义为：声时-深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积根据PSD值在某深度处的突变结合波幅变化情况进行异常点判定该判据对声时具有指数放大作用。因此缺陷区PSD值较声时反映明显而且运用PSD判据基本上消除了声测管不平行或混凝土不均匀等因素所造成的声时变化对缺陷判断的影响但如果声时读数有错误那么PSD会将错误数据进行放大造成误判。2.1.3声阴影重叠法所谓声阴影重叠法就是当超声脉冲束穿过桩体并遇到缺陷时在缺陷背面的声强减弱形成一个声辐射阴影区在阴影区内接收信号波高明显下降同时声时增大甚至波形出现畸变。若采用两个方向检测分别划出阴影区则两个阴影区边界线交叉重叠所围成的区域即为缺陷的确切范围。其基本方法是：一个换能器固定不动另一个换能器上下移动找出声阴影的边界位置然后交换测试找出另一面的阴影边界。边界线的交叉范围内的重叠区即为缺陷区。在混凝土中由于各界面的漫反射及低频声波的绕射使声场阴影的边界十分模糊。因此需综合运用声时、波幅、频率等参数进行判断在这些参数中波幅是对阴影区最敏感的参数在综合判断时应赋予较大的“权数”。当需要确定局部缺陷在桩的横截面上的准确位置时可用多测向叠加法即根据几个测向的测量结果通过作图法进行叠加交叉重叠区即为缺陷区。3.未来趋势声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩