黄凯、刘明
（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州贵阳 550014）
0 引言
在桥梁桩基检测中，超声波技术作为一种无损检测方法，被广泛应用于桩基础结构的质量和性能评估。超声波技术可以通过探测声波在材料中的传播速度和幅度变化，快速获得桩基础内部信息，从而帮助检测人员判断桩基础是否存在质量缺陷，可为工程的后续施工和养护提供重要参考。
1 超声波技术分析
超声波技术是一种无损检测技术，通过发射和接收超声波信号来检测材料或结构内部的缺陷、损伤或异物等情况，对材料或结构的性能进行评估。目前，超声波技术已广泛应用于桥梁桩基检测，为检测人员提供了一种快速、准确、非破坏性的检测手段。在超声波检测中，通常使用压电式传感器作为发射和接收超声波的装置。压电传感器通过施加电场产生超声波，然后将接收到的回波信号转换成电信号，供检测人员分析和处理。超声波在材料中传播时会遇到不同类型的界面，从而发生不同的反射、折射、散射等现象。根据接收到的超声波信号，检测人员可以获得材料内部结构的信息，如缺陷位置、形状、大小及材料的密度等[1]。
2 工程概况
某高速公路项目桩基础采用人工挖孔灌注桩，桩孔直径在1.2～2.5m 之间。根据项目所在区域的气象资料，该区域降雨量较大，导致人工挖孔灌注桩施工中出现以下质量问题：
第一，地下水渗流严重，使结构土层强度下降，容易发生崩塌现象。
第二，土层内部出现流砂或动水压力时会导致结构底部强度突然下降，导致泥砂随水流涌出，引发严重的结构脱空问题。
第三，挖孔过程中同时进行抽水，地下水位快速下降，导致护壁土体下沉速度加快，产生环向裂缝，周围土压力不均匀变化，引发垂直裂缝问题。如果在桩基础施工完成后出现裂缝等问题，会导致结构承载力不足，影响施工效果。
考虑到桩基工程属于隐蔽工程，具有技术要求高、施工难度大等特点，需要对桩基进行完整性检测，该工程主要采用超声波技术进行桩基检测。
3 超声波技术在桥梁桩基检测中的具体应用
3.1 检测处理
桥梁桩基础施工的稳定性关系到整个桥梁工程质量，所以施工单位需要加强桩基础质量检测，保证其各项性能指标达到工程要求。在现场施工环节，随时对桩基础质量进行检测，全面测试各个部位是否达到要求。在检测操作中，检测人员需要在桩基础内部埋设声测管，并对桩体截面展开分析，提高检测精度。
埋设较多的声测管，能够大范围检测桥梁桩基础，收集多项数据信息，通过对各项数据信息的深入研究，能够快速确定缺陷位置及数量，但需要投入更多的人力、物力，施工成本、现场管理难度也会随之提高。如果声测管数量埋设较少，虽然能够降低成本，但会缩小检测范围，也难以快速发现桩基础存在的质量问题，容易造成检测精确性不足，不利于桩基础的施工的高效开展。
因此，技术人员要考虑实际情况，合理设置声测管埋设数量，在确保检测精度的同时控制施工成本。一般桩基础直径不超过800mm 时，可以埋设2 根以上的声测管；桩体直径处于800～1600mm 时，一般埋设3 根以上声测管；如果桩体直超过1600mm，则至少应该埋设4 根声测管[2]。
3.2 现场检测
在具体的桥梁桩基础检测操作过程中，检测人员应加强现场调查和分析，了解桩基础的现场施工情况，掌握各项基本信息。
首先，在检测环节，检测人员应选择合适的检测仪器设备，加强设备安装和调试工作，确保各项功能达到要求，并合理设置技术参数，提高检测的准确性。通常情况下，超声波的频率应在30～50kHz 之间，电压范围为200～1000V。
其次，在超声波检测环节，检测人员应将发射仪器和接收仪器分别安装在声测管的顶部和底部，以实现对桩基础深度的准确测量，快速分析桩基础是否存在质量缺陷。在仪器升降过程中要保持高度和间隔距离相同，并合理设定检测点，选择适当的技术参数。同时，检测人员应做好各项施工记录，以保证设备安装质量。
再次，在检测阶段，检测人员需要对仪器的高度进行适当调整，将高差设定在20mm 以内，以提高检测的精确性，保证检测结果的可靠性。通过对检测结果的全面分析，检测人员可以了解桩基础是否存在质量缺陷，进而采取相应的解决措施，提升桥梁桩基础的综合性能，以满足桥梁运行稳定性要求。
最后，应用超声波检测方法时，检测人员应使用自动化技术，提高仪器的运行速度，一般控制在3m/min左右，以快速、准确地收集超声波信号信息。结合信号产生的图形变化，展开有效分析，以准确掌握桩基础结构的缺陷问题，对桩基础的质量作出精准判断，进而采取科学合理的应对措施，有效消除桩基础质量缺陷，提高桥梁运行的安全性，确保各项标准达到工程要求[3]。超声波检测现场如图1 所示。
图1 超声波检测现场
3.3 数据分析
在超声波检测过程中会产生大量数据信息，检测人员需要对这些检测数据进行全面的整理和分析。例如，应用计算机软件，绘制超声波检测曲线图，快速、直观地反映各项数据信息，并设置临界线，绘制出变化曲线，明确桩基础检测环节出现的异常情况。数据分析是检测工作中的重要环节，检测人员应了解当前的相关规定，科学、严谨地进行数据分析，以提高分析结果的准确性。通常桥梁桩基础异常部位的检测点位曲线数值会超出临界值，这时检测人员需要判定缺陷问题的严重程度，并对相关问题展开深入分析。及时了解异常情况的出现原因，便于及时组织人员进行改进，确保桥梁桩基础的结构质量和性能达到工程标准。
在超声波波幅相关数据分析环节，检测人员可以通过计算机软件绘制相应变化图形。由于超声波波幅的灵敏度相对较高，且其临界值和波幅信号存在直接关系，利用此原理分析和判定相关信号，能够确定具体的临界参数值。如果波幅在临界值以内，则说明桥梁桩基础质量达到工程标准，安全性比较高；如果波幅超出临界值，说明检测部位的桩基础存在一定的问题，检测人员要进行深度检测。对于存在的各项问题，检测人员应进行全面记录分析，特别是缺陷部位、尺寸等，掌握相关信息，便于及时组织人员进行返修处理，防止因桩基础结构质量缺陷影响桥梁的安全运行[4]。
3.4 桩身判定
在桥梁桩基础检测中应用超声波检测方法，能够全面了解桩体的基本信息，为后续的质量判定奠定基础。桥梁桩身的缺陷与超声波参数之间存在一定的关系。例如，在桩基础发生沉渣问题时，超声波波速相对较低。这是因为沉渣以松散的状态存在，会导致超声波受到剧烈衰减，进而导致声速不断下降。在桩基础检测环节，如果出现混凝土与松散物质的混合，声速将表现出明显的下降趋势。这种异常情况主要是由于浇筑和导管安装未能满足实际要求，导致出现断桩或标高较低的情况。可见，在桥梁桩基础检测中，超声波技术的应用有重要意义。
通过全面准确地测定超声波的声速和波幅变化，能够快速发现桩身的异常情况，特别是与沉渣或松散物质相关的问题。及早发现并解决这些质量问题，有助于保证桥梁桩身的稳定性和可靠性，从而确保整个桥梁工程的安全运行。
此外，在超声波检测中声速变化往往较为明显[5]。在混凝土浇筑施工环节，如果浇筑施工速度较快，会产生大量气泡，使混凝土结构内部出现较多空洞，从而导致承载力性能无法达到要求。因此，在超声波检测的过程中，如果内部存在大量气泡，超声波声速会出现明显的下降趋势，能量快速衰减，因此通过该参数的变化能够判定内部是否存在气泡等缺陷问题。
4 超声波检测质量控制
超声波技术作为一种无损检测方法，能够快速准确地评估桩基础的结构性能和质量状况，帮助检测人员及早发现潜在缺陷，为提高超声波检测质量，在桥梁桩基础检测中需注意以下要点：
第一，采用多点布置声测管可有效提高检测精度，确保对整个桩体内部进行全面评估。声测管布置在不同位置可以获得多个点的数据，从而更准确地评估桩基础的状况。为获取准确的声波信息，设置声测管时需要考虑桩基础的尺寸、形状和深度等因素。桩基础的尺寸和形状决定声测管的数量和布置方式，深度则决定声测管的埋设深度。此外，设置声测管时还应考虑可能出现缺陷的位置和范围，通过在可能发生缺陷的位置周围布置声测管，可以及早发现潜在问题，并采取必要措施进行修复或加固。
第二，为确保检测数据的准确性，进行超声波检测前，检测人员需要对检测仪器进行合理的技术参数设置和校准，确保仪器处于稳定运行状态，能够准确捕获声波信号。在设置过程中，要注意对仪器的工作频率、传感器的位置和方向等参数的合理调整，以适应不同桩基础的检测需求。
第三，在检测过程中，检测人员需要使用超声波检测仪器采集大量的声波数据。这些数据是评估桥梁桩基础结构性能和质量状况的重要依据。通过对数据进行详细的分析和处理，检测人员可以判定桩基础的结构特点，了解是否存在缺陷或质量问题，及早发现潜在的结构隐患。在数据分析过程中，可以使用图表和曲线展示声波数据的变化趋势，从而更直观地了解桩基础的质量情况，为后续的质量改进和控制提供科学依据。
第四，在进行波速测量时，检测人员需要将超声波传感器安置在桩体表面，并准确测量声波从发射器到接收器之间的时间间隔和传播路径长度，以计算出声波在桩体内的传播速度。进而更准确地评估桩体材料质量、桩体的缺陷和损伤情况，为桩基础的质量控制提供可靠的数据依据。
5 结语
在桥梁桩基检测中，超声波技术作为一种先进的无损检测方法，发挥着不可替代的重要作用。通过对声波传播速度和幅度变化的分析，可以全面了解桩基础的结构性能和质量情况，便于及时发现和解决潜在的质量缺陷问题。为提高检测效果，在检测项目开展中，检测人员需要合理选择仪器设备，准确设置技术参数，合理安排检测点位，加强数据分析，以确保检测结果的可靠性和准确性。
