声波透射法检测桥梁基桩盲区危害性分析

桥梁工程作为交通运输体系的重要组成内容，其施工质量控制逐步成为当前关注的重点。常用的桥梁基桩施工质量检测方法为声波透射法等。然而结合实际情况来看，声波透射法在桥梁基桩检测时存在较为严重的检测盲区情况，其将会导致检测结果精准性下降，难以真实反映桥梁基桩实际情况。对此，对声波透射法检测桥梁基桩盲区进行分析研究，指出其成因及危害性，进而提出应对策略，为后续桥梁基桩检测提供参考，将具有一定的理论价值和实践价值。

1   工程概况

某城市快速路高架桥桥梁基桩采用大直径钢筋混凝土钻孔灌注桩，实际基桩长度和桩径分别为37m和1200mm，使用混凝土为C30混凝土。根据现行标准要求，需要在基桩内部埋设3根声测管，具体布设位置示意如图1所示。声测管采用规格为50mm的钢管，在埋设时先将声测管下端进行封闭，清洗干净后在上端注入清水后加盖密封，保障声测管内无异物存在。声测管采用丝扣进行紧固处理，过渡区域应保障光滑无渗漏情况。所有声测管均应采用高出桩顶200mm的方式进行布置，并在布置后检查角度及布置效果，确认合格后方可实施声波透射法检测。

图1 桥梁基桩声测管布设位置示意

2   声波透射法桥梁基桩检测过程分析

基于声波透射法的桥梁基桩检测结果如图2所示。

图2??基于声波透射法桥梁基桩检测结果

由图可知，桥梁基桩BC剖面无异常情况，而AB剖面和AC剖面则分别于距离桩顶7.4~8.2m和6.9~8.0m区间范围内存在质量缺陷问题。为能够进一步确认桥梁基桩质量缺陷类型、埋深以及严重程度，以桩顶下10m为检测范围，采用钻芯法进行桩身取芯检测，进而根据检测结果判断缺陷位置。

根据钻芯法检测结果形式，除了声波透射法所检测出的两处质量缺陷以外，在距离桩顶3.2~6.0m区间范围内还存在一处较大的质量缺陷情况，但声波透射法检测中却未发现此质量缺陷情况，说明声波透射法存在较为严重的检测盲区问题。

为进一步检验声波透射法的检测效果，将钻芯法采样点D与原有声测管检测点进行再次组合，再次开展声波透射法检测，进而发现基桩中心处距离桩顶3.2~5.5m、3.4~6.4m、3.5~7.5m、7.8~9.1m等多个区间范围内均存在着质量缺陷情况，根据分析结果可确认桥梁基桩中心区域存在多处不规则质量缺陷情况，而初次检测却存在严重漏检情况。

为再一次验证第二次声波透射法检测结果精准性，针对桥梁基桩开展第二次钻芯法检测，具体钻芯法检测位置为图1中E点，取样深度仍然为距离桩顶10m。根据第二次钻芯法检测结果确认，在距离桩顶3.0~8.3m范围内存在多个质量缺陷情况，再次证明第一次声波透射法检测过程中存在检测盲区。

将第二次钻芯法检测点E与其他4个点进行组合后，采用声波透射法实施再一次检测分析，进而发现于E点周边距离桩顶2.6~7.0m、3.0~5.5m、3.2~6.1m、6~6.4m、8.4~9.1m等多个区域内发现质量缺陷，说明E点周边区域也存在较为严重的缺陷问题，而该问题也在第一次声波透射法检测中漏检，成为检测盲区。综合分析后确认声波检测法存在严重的检测盲区问题，若不进行有效处理，将会直接影响到桥梁基桩质量判断结果，为整个桥梁工程留有潜在安全隐患。

3   声波透射法检测桥梁基桩盲区产生原因及危害性分析

从原理角度来看，声波透射法采用发射器发射声波，声波在接触到桥梁基桩内部缺陷后反射声波，被接收器接收到后获取到有效声场的声学参数，进而判断基桩缺陷位置及程度。

声测管数量与有效声场覆盖范围之间存在直接相关性，具体表现为随着声测管数量的持续增加，有效声场的覆盖范围也会同步增加，进而减少声波透射法的检测盲区，最终降低检测盲区所导致的工程风险。

图3??不同声测管布置方案此对应有效声场 分布示意

图3中阴影区域为有效声场区域，空白区域为检测盲区。相较于三点式布置，四点式布置的声波透射法检测盲区更少，更有利于应对检测盲区问题。因此，综合分析后可确认声波透射法检测盲区问题的成因在于声测管数量不足。

4   声波透射法检测桥梁基桩盲区应对策略

某城市快速路高架桥工程基桩直径为1200mm，针对该桥梁基桩的声波透射法检测中存在的检测盲区问题，可采用以下策略进行应对和解决。

4.1   修订现行标准规定

通过上述研究可知，我国现行规定标准中关于基桩声波透射法的检测要求相对较低，过低的检测标准不利于保障桥梁基桩综合质量。因此，应对现行标准进行合理修订，将每个桥梁基桩布设声测管数量强制控制在4根以上。同时，考虑到声测管布设数量越多，声波透射法检测中检测盲区越少，但检测成本和施工成本越大、施工周期越长的特征，要求工程项目在施工过程中合理探寻声波透射法检测精度、检测成本、施工成本、施工工期等多方面因素的综合平衡点，但声测管实际布设数量不应少于4根。如此，通过声波透射法所采用的发射器和接收器共同形成6个检测剖面，相较于现行规定中的三点式检测所形成的3个检测剖面来说，其检测中有效声场的覆盖空间将会得到有效增加，最终减少检测盲区范围，降低缺陷漏检概率及数量。

4.2   增加对角线检测剖面

声波透射法主要包括平测、斜测以及扇形扫测三种测试模式。根据现行规定可知，声波透射法常用的测试模式为平测模式，该测试模式可保障发射器和接收器之间保持同步移动。在平测模式扫描到可疑区域后，声波透射法测试模式才建议转换为斜测或者扇形扫测。考虑扇形扫测方式的操作流程较为繁琐，所以实际检测中多采用斜测模式。斜测模式可保障发射器和接触器之间处于固定高度差，并持续同步运动测量，实际操作过程较为简便，使其在声波透射法检测中也较为常用。为进一步提高某城市快速路高架桥工程桥梁基桩声波透射法检测精度，应在布设4根声测管的基础上，再采用斜测模式以对角线斜测的方式来实现对角线剖面测量，具体设置测点可为4个，如此在原有6个检测剖面的基础上增加2个对角线检测剖面，共8个检测剖面可进一步增加检测有效声场覆盖空间，减少检测盲区范围。

4.3   多种方法共同检测

通过上述研究可知，声波透射法在实际应用中存在较为严重的检测盲区问题，即便该问题可通过增加检测剖面等方式来进行一定程度上缓解，但优先于技术，该问题却无法实现从根本上解决。针对此种情况，应在实际桥梁基桩检测中将声波透射法与低应变法相结合，借助低应变法的引力波反射原理，有效检测基桩桩身横断面上的阻抗变化，进而桩身上存在的尺寸处于15?m以内的严重质量缺陷问题。在结合应用后，可将声波透射法与低应变法两种方法的检测结果进行匹配对比，若是发现两种方法的检测结果存在差异性，则需要采用钻芯法进行对比验证，如此通过多种方法结合有效弥补单独采用声波透射法进行检测时存在的检查盲区问题，提高检测精度，进而实现桥梁基桩质量问题的及时发现和处理，避免桥梁正常运营后留有安全隐患。

5   结束语

以城市快速路高架桥工程为研究案例，对声波透射法检测桥梁基桩盲区问题进行综合分析，进而确认检测盲区问题的成因为声测管布设数量过少。基于此种情况，提出修订现行标准规定、增加对角线检测剖面、多种方法共同检测等措施，均具有一定可操作性，可作为后续相关政策规定完善及桥梁基桩质量检测参考措施，最终多方面结合共同提高桥梁基桩检测精度，缩小检测盲区，保障桥梁质量问题的及时发现和处理。