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桥梁基桩缺陷的综合检测技术 　　【摘要】基础工程是桥梁工程的重要组成部分，基础工程的质量直接关系到桥梁结构的安全。桩基础是主要的桥梁基础形式之一。由于桩的施工具有高度的隐蔽性，因此桩基工程更容易存在质量隐患。桩基工程的质量问题将直接危及主体结构的正常使用与安全。 　　【关键词】桥梁基桩 缺陷 检测技术 　　前言 　　随着我国高等级公路建设的快速发展和经济承受能力的增强，桥梁桩基结构形式得到了更为广泛的应用，基桩超声波检测作为完整性无损伤检测的重要手段，具有检测仪器体积小、操作简便快捷、完整性判释清晰的优点，有着定性定量判断的明显优势，越来越多的替代了传统的低应变、高应变检测方法，受到了广大工程技术人员的高度重视和青睐。 　　一、超声波法基本原理 　　混凝土测缺技术应用较多的是超声脉冲法，该法简单易行，效果较好。然而，在各种复杂的工况条件下，要想达到准确的判断效果，也确非易事。混凝土材料的结构、应力应变关系以及密度等可以由声波在桩体在混凝土中的传播特性体现出来。根据波动理论，跨孔透射测试弹射性波波速近似可表示为 　　式中： E 为介质杨氏弹性模量； μ 为介质泊松比； ρ 为介质密度。声波透射法检测的理论依据就是声波在桩体中传播的参数（ 频率、振幅、声速等） 与混凝土介质的物理力学指标（ 如密度、强度、动态弹性模量） 的关系。 　　1、振幅与混凝土质量的关系 　　声波穿过混凝土后的能量衰减程度可以由声波的振幅所表征，振幅强弱和粘塑性有关。振幅明显下降则表明混凝土内部出现夹泥、蜂窝等缺陷，从而导致的能量吸收和散射衰减。 　　2、频率与混凝土质量的关系 　　声波脉冲具有多种频率成分，是复频波。不同频率的声波穿过混凝土后的衰减程度也不相同，频率越高，衰减越严重，因此接收到的信号主频率向低频漂移。衰减因素的严重程度决定漂移的多少。当接受主频率明显降低时，则说明严重衰减，即遇到缺陷。 　　3、声速与混凝土强度的关系 　　首先，波速可以反映混凝土的弹性特质，同时其弹性特质又和混凝土的强度有关，所以声波在混凝土中的传播速度与其本身的强度有很大关系； 其次，对于组成材料相同的混凝土结构，其内部孔隙率越低，内部结构越致密，波速越高，则其强度也越高。 　　二、桥梁基桩检测 　　在桥梁基桩测试中，为了探测基桩内部情况，使用超声法检测时必须使超声脉冲穿过基桩的各个不同的横截面，为此，可先预埋探测管作为探测通道，根据探测管预埋的位置分为两种方法：桩内孔检测和桩外孔检测。 　　1、桩内孔检测：根据检测孔的数量分为： 　　（1）单孔检测基桩内只有一个预埋测管孔，换能器放于孔中，探头之间用隔声材料隔离，探测的声波从水或混凝土中分别绕射到接收换能器，此时，接收信号是由水和混凝土等声路传播信号的叠加，可以运用信号处理技术，分析这一叠加信号，以排除管中的混响干扰以及各种反射信号叠加的影响，只有这样才可分析出混凝土中的缺陷情况。 　　（2）多孔检测基桩内有两个或两个以上预埋测管，在一对测管里分别放置发射探头和接收探头，检测时超声脉冲通过两个测管之间的混凝土，因此，只要测管布置得当，就可以测出有效面积中的缺陷。 　　2、桩外孔检测：若在基桩内不便预埋管孔，或基桩顶部结构已施工完毕，则可在基桩外作一检测通道，这种方法对于长桩和大直径的桥梁基桩不太适用，但可作为辅助测量。 　　3、判断基桩缺陷的几个重要参数： 　　（1）声时值：当超声脉冲穿过或绕过缺陷时，声时值增大，而且增大的数值与缺陷大小有关。 　　（2）波幅：缺陷区声阻抗较低，对于声能具有吸收、反射、散射作用，故而到达接收探头的声能明显减少，波幅也随之降低。 　　4、基桩缺陷检测结果分析与判断：判断方法可采用数值判据法和声场阴影区重叠法。 　　（1）PSD 深度-判据曲线：PSD 判据是一种重要的数值判据法，它对缺陷非常敏感，根据测量值绘制判据曲线，可以很直观地做出可疑点的判断。在钻孔灌注桩中，混凝土的均匀性较差，超声声时值也较为离散，再加上其他因素的影响，如声测管变形、钢筋笼变形等，这些非缺陷因素的影响可能引起误判，PSD 判据基本上能够消除这些因素的影响。 　　（2）声场阴影区重叠法在可疑点处，将一探头固定在一测管内，另一个测管内的探头上下移动，确定声场阴影边界位置，然后交换测试，确定另一面的阴影边界位置，如此从多测向进行，即可确定缺陷区较为精确的边界位置。 　　三、实例分析 　　某高速公路桥梁上部结构为10 孔40m 预应力混凝土T 形连续梁，下部结构为钢筋混凝土实心双柱式墩，钢筋混凝土肋板式台，双排钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。采用PIT 基桩完整性测试仪，对大桥左幅4#、6#桩基进行完整性检测。 　　该桥4#桩基桩径500mm，有效桩长40m，混凝土