PST成桥桩病害检测方法(桥基桩声波检测方案)

桥梁桩基础声波透射法检测技术分析摘要：桩基是桥梁建设中的关键部位。

桥墩基础是一种隐蔽的结构形式，其施工中有很多难以预测的问题，若得不到有效的处理，将会对桥墩基础的建设造成很大的影响。

桩基的检测技术包括了力学、振动学、桩基施工技术以及电脑技术，与传统的建材试验以及一般的建筑构造试验都有很大的区别，在检测技术方面，检测的重点是桩基及其周边的地层，检测的方法和频率也在不断地提高，现在比较常见的有：静荷载试验、高应变、低应变、声波透射法、钻孔取芯法等。

关键词：桩基础；声波透射法；检测技术在桥梁桩基础的检测中，声波法是根据超声传递的机理来检测桥梁桩基础的混凝土的质量，已经逐步被运用到了桥梁的检测中，并且起到了很大的效果。

它是在桥梁桩身浇筑之前，预先埋设多个测量管道，用来做声速探测器，根据每隔一段距离，对桥梁桩体各个横断面上通过的声速信号，沿着桩体的纵向轴线，逐一探测，然后对相关探测结果进行判别和处理，全面地研究桥梁桩身混凝土中的各种可能出现的问题，得出对桥梁桩体的混凝土品质的结论，达到对桥梁桩体的完整性评定的目的。

1、桥梁工程桩基础检测的基本内容1.1桥梁工程桩基础成孔检测在桥梁施工中，对桩基的孔位、孔径、钻孔垂直度、沉渣厚度等进行了测试。

桥梁工程桩基础的桩孔的位置对桥梁工程有很大的约束作用，因此，在桥梁工程桩基础的桩孔的布置上，一定要做到科学、合理，以免造成桥梁工程的受力不均衡，进而对整体桥梁工程的施工质量造成影响。

在测量孔深时，必须到土壤中去，才能测量出土壤的厚度。

在桥墩施工过程中，桩基的垂直程度将直接影响到桥墩施工过程中出现的附加扭矩的状态，当附加扭矩出现时，将改变桥墩的稳定性。

此外，在桥梁工程中，桩基础的孔径的大小会对地基的承载力产生直接的影响，如果孔径过小，那么建筑工程的承载力就会很低。

1.2桥梁工程桩基础成桩检测(1）测试桩基的承载力。

桩基是一种特殊的桩基，在桥梁建设中，桩基础应能承载上部结构的荷载。

基桩检测技术——声波透射法1． 相关标准、标准超声法检测灌注桩的方式涉及的全国性规程有：建设部行业标准《基桩低应变更测规程》（JGJ/T93-95）；中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术标准》（JGJ106-2003 J 256-2003）；中国工程标准化委员会协会标准《超声法检测混凝土缺点技术规程》（CECS21：2000）。

2． 混凝土超声检测原理超声波检测法是依照超声波在混凝土中传播后，其声学参数将发生转变，通过度析这些声学参数的转变，探测混凝土内部缺点、裂痕及质量情形。

经常使用混凝土超声探测的声学参数有：1）波速v （声速）： 波速确实是声波在介质中传播的速度。

tL v （1）式中 L ——声波传播距离。

因为是以最先抵达的波为准，L 是发、收换能器间的最短距离。

通过实体丈量取得；t ——声波传播时刻（声时）。

声时由超图1超声测试波形声仪测得。

2）振幅A：接收波首波的幅度。

振幅以分贝（db）表示，由超声仪上读出，也可凭示波器上的刻度（mm）气宇。

振幅参数是探测缺点和裂痕的重要参数。

3）收波主频率（简称频率）f：发射换能器发出的超声脉冲波是复频脉冲波，它包括各类频率成份。

超声脉冲波在混凝土中传播进程中高频成份第一衰减，结果随着传播距离的增加，超声波的主频率不断下降。

接收波主频率的下降除与传播距离有关外，还取决于混凝土内部缺点、裂痕和质量。

因此，接收波频率也是一个有效的参数。

首波后面1~2个周波是直达的纵波，因此测定接收波频率时应当测定这1~2个波的频率。

能够通过移动游标的方法测定两个波谷（峰）的声时t 1、t2，那么频率f：121ttf-=（2）4）波形：即波的形状。

正常的混凝土，超声波接收波形是衰减正弦波，其包络线大致为半圆形。

当混凝土内存在缺点时，有时会显现畸变波，如图1所示。

波形受许多因素阻碍，在判定缺点中只能作为一种辅助参数。

在结构物上布置换能器，让声传播线通过需要检测的部位，测量声波通过这些部位后，声学参数的大小及其转变情形，据此判定混凝土内部缺点及质量情形。

基桩声波透射法检测方案1.试验目的检测基桩结构完整性和砼的匀质性。

2.仪器设备检测仪器采用武汉岩海公司生产的RS-ST01D型数字超声仪。

3.基本原理声波透射法检测混凝土质量的原理是事先在桩内预埋若干条声测管，作为超声波接收和发射换能器的通道。

检测时在一个管内放入发射超声波的发射探头，在另一个管内放入接收超声波的接收探头。

两个探头由底部往上同步提升，仪器记录超声波在由二管组成的砼测面内传播的声学特征。

根据波的到达时间，幅度大小，频率变化及波形畸变程度，经过分析处理，从而判定出砼质量状况，存在缺陷的性质、大小及空间位置、砼匀质性。

4.检测标准中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003；广东省地方标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008。

5.准备工作在灌注混凝土之前，需要在被检测的基桩内预先埋入检测预埋管，待约15天砼龄期后开始检测。

预埋管施工应满足下列要求:1) 管材要求及驳接方式预埋管用内径5cm的普通自来水管或黑铁管。

用自来水管的螺口驳接方式，但驳接时不用麻丝，油漆，直接拧接即可。

管内不能有泥沙或其它异物存在。

上、下管口要封口，上管口要高出灌注砼面30cm以上，以便检测时安装探头电缆滑轮。

2) 固定方式预埋管可直接用铁丝捆扎在钢筋笼竖筋上，各预埋管要大致相互平行，并大致垂直于桩底。

如果钢筋笼不到底，则底部应用铁丝捆扎短钢筋作相对固定，为了安全，尽可能不要在桩底内焊接。

对于钢筋笼到底并且是用吊机吊入桩孔的，可在地面先把预埋管安装在钢筋笼上。

此时如果采用点焊驳接固定预埋管，请注意不能焊穿或局部漏焊管材。

3) 埋管根数及分布要求当基桩直径D≤0.8m时，对称分布安装两条预埋管，当0.8m＜D≤2.0m时，按正三角形分布，安装3条预埋管，当D＞2.0m时，按正方形分布安装4条预埋管。

（见下图）D≤0.8m0.8m＜D ≤2.0m D＞2.0m基桩超声检测预埋管分布图注：通知进场检测前请预先在所有声测管内注满清水。

基桩的声波透射法检测摘自实用桩基工程手册基桩的声波透射法检测1．基本原理及方法混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。

对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等，声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变，利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。

声波透射法检测桩身混凝土质量，是在桩身中预埋2～4根声测管。

将超声波发射、接收探头分别置于2根导管中，进行声波发射和接收，使超声波在桩身混凝土中传播，用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量，就可判断桩身结构完整性。

2．适用范围声波透射法适用于检测桩径大于0.6m混凝土灌注桩的完整性，因为桩径较小时，声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。

其桩长不受限制。

3．仪器设备（1）试验装置声波透射法试验装置包括超声检测仪、超声波发射及接收换能器（亦称探头）、预埋测管等，也有加上换能器标高控制绞车和数据处理计算机。

其装置见图37－21。

（2）超声检测仪的技术性能应符合下列规定：接收放大系统的频带宽度宜为5～50kHz，增益应大于100dB，并带有0～60（或80）dB的衰减器，其分辨率应为1dB，衰减器的误差应小于1dB，其档间误差应小于1％。

发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。

显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围宜大于300μs，计时精度应大于1μs，仪器必须稳定可行，2h中声时漂移不得大于±0.2μs。

（3）换能器应采用柱状径向振动的换能器，将超声仪发出的电脉冲信号转换成机械振动信号，其共振频率宜为25～50kHz，外形为圆柱形，外径Φ30mm，长度200mm。

基桩声波透射法检测实施方案根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003､广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ—15-60——2008及穗建筑[2001]395号文《转发省建设厅﹤广东省桩基工程质量检测技术规定﹥(试行)的通知》,现提供基桩检测的详细施测方案｡一､工作内容及目的对本工程的基桩进行超声波透射法检测,目的是检测桩笛结构完整性二､检测数量:本工程总桩数18根,检测数量为30%×18=6根｡三､检测人员现场由2~3名检测技术人员负责测试｡四､检测设备检测仪器设备采用武汉岩海公司生产的RS系列非金属声涌上检测仪､双孔式的确换能器(35KHZ)等｡仪器设备及现场联接如图1.图1五､检测原理超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是:由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波,并用高精度的接收系统记录脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特征,当砼内存在不连续或破损界面时,缺陷形成波阻抗界面,波到达该界面时,产生波的透射和反射,使接收到的透射能量明显降低;当砼内存在松散､蜂窝､孔洞等严重缺陷时,将产生波的散射和绕射;根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征､频率变化及波形畸变程度等特性,可以获得测区范围内密实度参数｡测试记录不同侧面､不同高度上的超声波动特征,经过处理分析就能判别测区内砼的参考强度和内部存在缺陷的性质､大小及空间位置｡在基桩施工前,根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管,作为换能器的通道｡六､技术要求:1､埋管施工1)埋管材料:宜采用钢(铁)管､钢质波纹管,钢(铁)管宜用螺纹口连接,不宜焊接,以保证管内畅通｡2)埋管直径:管内径为50~60mm｡3)管口管底及管内:声测管下到桩底､下端封闭,上端加盖,保证管内无异物;声测管连接处应光滑过渡,管口应高出桩身混凝土面100mm以上,各声测管口高度应保持一致｡4)埋管要求:应采取适宜的方法固定声测管,保证检测管垂直｡成桩后检测管之间必须保持相互平行｡(注意:检测管倾斜､弯曲､堵塞可能导致声涌上透射法无法出具检测结论,而不得不采用钻孔抽芯等其它检测手段进行一步检测｡)5)埋管数量及编组:D≤800mm的桩埋设2管,800﹤D≤2000mm的桩埋设不少于3管,D ﹥2000mm的桩埋设不少于4管｡声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置,编组方法参见图2,声测管编号以正北方向顺时针开始第一根管为A;(D:受检桩设计桩径｡)2､执行标准检测参照国家行标准《建筑基村检没技术规范》(JGJ106-2003)中有关声波透射法规定进行｡3､检测时间被检测灌注桩砼强度应超过设计强度的70%,且不小于15Mpa｡若因桩身混凝土强度等级低而影响测试波形,应推迟检测时间｡4､现场检测a)资料收集收集工程概况､成桩情况(设计资料､施工记录､桩位平面图等)､见附表1､附表2;b)现场测试:在测试时要求将各桩管管口封盖打开,并在管内注满清水｡测试时每两根每两根声测管为一组,通过水的耦合,超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去,在另一根声测管中的声测管接收信号,超声仪测定有关参数并采集记录储存｡换能器由桩底同时上依次检测,遍及各个截面｡5､资料分析及基桩质量评判1､桩身缺陷:以声速临界值､波幅临界值以及PSD判据进行综合判定｡2､桩身均匀性声速离散系数Cv分为A､B､C､D四级｡见表1｡声速离散系数级别表3､根据桩身混凝土的均匀性,是否存在缺陷以及缺陷的严重程度,将桩身的完整性按四类划分:I类桩:桩身完整II类桩:桩身有轻微缺陷,不会影响结构承载力的正常发挥;III类桩:桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响;IV类桩:桩身存在严重缺陷｡七､检测时间及工期安排接到业主通知,24小时内进场检测｡八､安全保证措施1､严格遵守国家现行有关的安全施工规定2､操作人员必须持证上岗;3､野外工作开始前,必须如开由有关人员参加的安全生产会议,强化有关人员的安全意识｡4､项目负责人及安全员应经常到施工现场检查安全工作,发现不安全因素应采取措施及时消除｡5､设备､仪器操作人员要保持饱满的精神,严格按照操作规范安全文明操作｡九､质量保证措施遵照国家有关规程､规定进行检测,保证检测的公正性､准确性､科学性｡对现场检测､资料处理､报告校核､审核､发出等每一环节都制定了相应的控制措施(如框图),在检测全过程中贯彻“质量第一”的方针,确保检测质量满足规范或合约的要求,为用户提供质素的服务｡十､成果整理及资料提交1､对实测曲线进行分析并绘制,评定基桩质量等级2､野外检测完成后 5 天内提供初步检测结果,10天内提供正式检测报告一式2份｡。

桥梁桩基检测中声波透射法检测的应用文章从声波透射法基桩检测的基本原理和方法出发，简要探析桥梁桩基检测中声波透射法检测的应用状况。

标签：检测；声波透射法；应用；桥梁桩基1 声波透射法的原理声波透射法具有非常高的准确性，可将桩身缺陷大小以及部位详细的找出。

而声波透射法应用的重要体现之一是声波特性，第一，预埋两根之上的竖向且平行声测管在测桩柱内以当作检测的通道，利用清水的特性注满于管中，接着把超声脉冲发射换能器和接收换能器放进声测管中，当超声仪对发射换能器作用时会有超声脉冲产生，桩体混凝土会被超声脉冲穿透，从而接收的换能器，仪器将会对差声波的波形进行接收并显示，读出超声波穿过混凝土后频率、波形以及波幅等对应的值，检测是否有缺陷存在桩身是由经过桩身的缺陷会导致波形或声参数发生变化来确定。

声波透射法主要的检测对象是声测管间混凝土的质量，通常不是匀质弹黏性材料的混凝土都是由许多材料共同进行配制而成，当混凝土内存在可以查明的较重缺陷的时候，会使波在传播时产生绕射与散射的情况；依据超声波第一次到达的能量衰减、时间、频率变化幅度等特性，可以得出检测区内混凝土密度的准确数据。

2 桩基检测2.1 检测仪器检测仪器采用国内外先进的超声波检测仪和标准化双孔式径向换能器。

声波发射的脉冲属于矩形或阶跃脉冲比较好，电压在200-1000V间。

2.2 检测前的准备工作首先，仪器系统的延迟时间是用标定法进行确定。

然后，算出声测管及耦合水层声修正的值。

再次，测出桩顶相应声测管外壁之间的长度。

最后，注满清水于每个声测管中，对声测管畅通状况检查；换能器可在全程范围自由升降。

2.3 声波透射法检测的方法依据桩体中超声波换能器通道布置方式，把超声波透射法的基桩检测划分为桩内单孔透射法、桩外孔透射法和桩内跨孔透射法。

双孔检测应用最为广泛。

在通常情况下这里不做探讨，在比较特殊的情况下可做检测使用的一般只有一个孔道，比如为了方便日后钻心的检测，那么钻孔取芯后要了解芯样周围的混凝土质量，此时可以采用单孔检测法，具体方法为在孔中放入换能器，中间用隔声材料隔开。

声波透射法对桥基桩质量检测的判别及分析概述1超声波（简称声波）透射法测试是弹性波测试方法的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上，以人工激振的方法向介质（岩石、岩体、混凝土构筑物）发射声波，在一定的空间距离上接收介质物理物性调制的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，解决一系列岩土工程中的有关问题。

某高速公路桥梁的基桩验收过程中，全部基桩都采用超声波进行桩身质量检测，评价桩身介质的完整性。

笔者长期从事检测工作，对声波透射法检测桥基桩质量的测试方法和判别规定进行了分析、研究，积累了一些工程经验。

2 测试原理声波在桩体砼中的传播特性反映了砼材料的结构、密度及应力应变关系。

根据波动理论，知跨孔对穿测试其弹性波的波速可近似为：（1）式中：E—介质的动态弹性模量；ρ—密度；μ—泊桑比。

声波在桩体砼中的传播参数（声时、声速、波幅、频率等）与混凝土介质的物理力学指标（动弹模、密度、强度等）之间的相联关系就是声波透射法检测的理论依据。

当混凝土介质的构成材料、均匀度、养护方法、施工条件等因素基本一致时，声波在桩体传播中运动学特征和动力学特征一致；反之在施工中由于塌孔、离析、夹泥等现象出现，声波在传播中，必将在运动学特征和动力学特征上发生变化。

3 测试方法某高速公路的中小桥一般采用1.2m的桩径，大桥特大桥一般采用1.5m的桩径，甚至2.0m以上的桩径。

施工时，在桩体中预埋3根孔径50mm的钢管做声测管，预埋管绑扎在钢筋笼的内测，且沿基桩平行设置，管底密封，管内注满清水。

桩基混凝土养护期超过7天，方可进行跨孔对穿测试。

检测前将三根测管按顺序进行编号（A、B、C），得到A—B、A—C、B—C三条测线（也称为剖面），量测两测管中心之间的距离，然后分别对A—B、A—C、B—C剖面进行同高程对测。

测试时由上而下，每次测距40mm，当发现桩体异常时，测距加密为10mm测读一次。

声波透射测试方法有平测法、斜测法和扇面测法三种，一般采用平测和斜测两种方法（见图1）。

桩基完整性试验方法桩基完整性试验是指对桩基的钻孔成孔质量、桩身材料、桩体交界处以及桩顶是否存在破损或者其他缺陷进行检测和评估的一种试验方法。

这种试验方法通常是通过使用非破坏性检测技术进行，在对桩基完整性进行评估的同时，也能够对桩顶的质量进行检测。

以下将详细介绍几种常用的桩基完整性试验方法。

1.声波法：声波法是通过发射和接收超声波来检测桩体内部缺陷的一种方法。

在试验中，将超声波发射器固定在桩上，发射超声波。

当超声波遇到桩内的缺陷时，会被反射或者散射，然后被接收器接收。

通过分析接收到的超声波信号，可以判断桩体内部是否存在破损或者其他缺陷。

这种方法广泛应用于预应力混凝土桩的检测。

2.高频电阻法：高频电阻法是通过在桩顶附近放置两个电极，并施加高频交流电流，通过测量桩体内电阻的变化来判断桩体的完整性。

在桩体完整时，电阻值较大；而当桩体存在缺陷时，电阻值较小。

通过测量桩体的电阻变化，可以评估桩的完整性。

这种方法适用于混凝土桩和钢筋混凝土桩的完整性检测。

3.风化层钻探法：这种方法是通过在桩体上进行风化层钻探，从钻探得到的岩土样品中，评估桩基的完整性。

在风化层钻探过程中，如果探针遇到阻力较大或无法进入的情况，可能意味着桩体出现了破损或其他缺陷。

这种方法对于桩基在较浅的风化层内的检测较为有效，但对桩身材料的完整性无法进行评估。

4.桩顶荷载试验：桩顶荷载试验是一种直接的桩基完整性试验方法，它通过在桩顶施加荷载，然后监测桩顶变形来判断桩体的完整性。

在试验中，可以使用沉降测量仪等装置来对桩顶位移进行监测。

如果桩顶变形较大或产生明显的过载，可能意味着桩体存在破损或其他缺陷。

这种方法广泛应用于桩基的质量控制和结构验收。

综上所述，桩基完整性试验方法多种多样，可根据桩基的类型、结构和施工环境的不同进行选择。

这些试验方法可以有效地评估桩体的完整性，并提供参考信息给相关人员进行后续的工程决策和设计调整。