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1、谈声波透射法在桥梁桩基检测中应用 摘要：改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，以及科学技术的不断进行，在道路桥梁建设方面取得更大的进展，混凝土钻孔灌注桩等技术在基础施工上是一些重要的手段，以其适应性强、操作简单、成本费用较低等优势，广泛的运用到了桥梁桩基中。在桩基检测方法的应用上，主要有钻芯法、高应变动测法、低应变动测法、声波透射法四种方法的应用，其中，声波透射法具有各种综合特点和优势，是一种重要的检测手段。本文介绍了声波透射法在桥梁桩基检测中的应用,介绍声波透射法的基本理论和应用,并根据工程实例对声波透射法的检测技巧和检测结果的判定方法进行详述。关键词：声波透射法；桥
2、梁桩基；检测；应用中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：引言7随着人类社会文明的不断进步，科学技术实现了突飞猛进的发展，声波透射法是根据超声波的透射原理检测桩身混凝土的完整性,目前已成为桩基检测中行之有效的方法。声波透射法的基本方法是在桩基灌注混凝土之前,在桩内预埋若干根声测管作为声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度,从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况,评定桩身完整性等级。1声波透射法的基本理论声波透射法的检测对象是灌注桩内声测管之间
3、的混凝土质量。混凝土是由多种材料配制而成的非匀质弹黏性材料,对超声脉冲波的吸收、散射衰减较大,当其组成材料、内部质量以及超声波距离相等时超声脉冲波在其中传播的速度、首波波幅和频率等声学参数的测量值应基本一致,波形稳定。如果桩身某部分混凝土存在诸如:空洞、裂缝、夹泥、离析、蜂窝,以及因缺少水泥而形成的松散等缺陷情况时,其空间内空气所占比例相应增大,而空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率,超声脉冲波将在“固-7气”界面上几乎产生全反射,绕过或穿过缺陷区的部分超声脉冲波到达接收换能器时,声时值增大,首波幅度降低,频率降低,波形发生畸变。可根据声时及声程的变化,计算出声波速度的变
4、化,判别和计算缺陷程度的大小;并且超声脉冲波在缺陷界面产生散射和反射,到达接收换能器的声波能量(波幅)显著减小,可根据波幅变化的程度判别缺陷的性质和程度;另外超声脉冲波中各频率成分在缺陷界面衰减程度不同,接收信号的频率明显降低,可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况;超声脉冲波在缺陷界面反射和折射,形成波形不同的波束,或由于界面上产生波形转换而形成横波原因使得到达接收换能器的时间不同,使接收波成为许多同向位或不同向位波束的叠加波,造成接收信号波形畸变,以此也可参考分析判断缺陷。声波透射法正是基于以上原理,采用带波形显示功能的超声波检测仪器和频率为20kHz～15
5、0kHz的声波径向换能器,测量超声脉冲波在混凝土中传播的速度(简称波速)、首波幅度(简称波幅)、和接收信号主频率(简称主频)等声学参数,并根据这些参数及其相对变化,判定桩身混凝土的均匀性或缺陷情况。通过数理统计方法分析接收到的超声脉冲波的波速、波幅、主频和波形等测量值,判定桩的完整性。2声波透射法的检测方法声波透射法声测管布置示意图由于声波透射法的检测对象是灌注桩内声测管之间的混凝土质量，根据声波透射法的基本理论，灌注桩的声波透射法检测方式分别有双孔检测、单孔检测和桩外检测三种。应用最广泛的是双孔检测,其包含有平测、斜测扇形扫测等方式。声波透射法检测在具体实践中一般分为全
6、桩身各剖面扫测和有怀疑部位细测两步进行。对声时增加,波形衰减的异常区将测点间距由25cm加密至710cm,在测读声时的基础上同时观察波幅、主频、波形的变化,使用平测、双向斜测,综合运用这些物理量找出缺陷区造成的阴影范围,得到的阴影重叠区即为缺陷位置,该种方法称之为“声阴影重叠法”。更进一步发展就是层析成像、用ART或SIRT等算法处理数据得到图像,这样空间位置和尺寸更准确、直观。在混凝土中由于各种不均匀界面的漫射和低频波绕射等原因,阴影边界往往十分模糊,加之由好混凝土到缺陷区的声速、波幅是渐变的,给确定阴影临界带来困难。可以认为在缺陷附近波速、波幅及波形等任一物理量发生变
7、化,都是有缺陷情况的反映,可视为缺陷区域上下临界线。缺陷高度及空间位置在阴影限度的区域内以弧线连接确定。还应注意双向斜测时斜度也是很重要的,两换能器高层差小于缺陷层厚度,很可能误判为该段断面低强区或夹层。因此,应尽量加大换能器之间的高程差,其水平测角可取30°～40°。3探讨声波透射法在桥梁桩基检测中的实际应用3.1工程概况工程路线位于黄土丘陵区，总体地势较平整，线路上有大量冲沟，相对高差一般为150~350m。大桥全长256m，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
