声波检测技术在混凝土桥梁质量检测中的实践与应用

在我国交通基础设施建设快速发展的背景下，公路与市政桥梁的建设规模持续扩大，既有桥梁也逐步步入养护维修周期，混凝土桥梁的质量检测与病害诊断成为保障桥梁运营安全的关键环节。无损检测技术是混凝土质量监督、评估的重要手段，检测结果为桥梁养护维修提供核心数据支撑，其中声波检测技术凭借高精准、非破坏性的特点，在混凝土桥梁检测中应用广泛。本文重点介绍桥梁 CT 检测技术（BCT）与波纹管检测技术两类声波检测技术的现场应用方式及工程检测效果，为混凝土桥梁质量检测提供实用技术参考。

一、桥梁 CT 检测技术（BCT）的现场应用

桥梁 CT 检测技术（BCT）是固体介质层析成像技术在工程检测领域的延伸应用，适用于在建桥梁的质量控制和在役桥梁的病害诊治。该技术能通过检测反映混凝土构件内部的均匀性、密实性，以及缺陷的位置、程度和分布特征，为桥梁混凝土梁板质量检测提供精准数据。

图1 BCT层析成像模型（红色区域为任一单元体）

在现场检测布置中，需合理设置激发点与检波器，由激发点产生声波，经混凝土梁板介质传播至检波器完成信号接收。因桥梁检测的测区范围有限，射线路径较短，可采用直射线路径近似检测，让检测的反演问题更简单，提升检测效率。同时，会将 CT 扫描区域划分为多个正方形网格单元，把每个单元内的波速视为均匀分布，为消除单元体之间的速度不连续性，会采用节点速度插值单元法处理检测数据，虽增加了少许计算量，但能有效提升检测精度，最终形成混凝土体的速度分布图，直观呈现梁板内部质量情况。

图2 观测系统平面布置示意图（图中黑色代表检波器，即接收点；红色代表敲击点，即激发点）

二、波纹管检测技术的现场应用

混凝土桥梁预应力波纹管在浇筑过程中，易出现空洞、脱空、混凝土不密实等缺陷，直接影响桥梁的承载力，因此波纹管注浆质量检测是混凝土桥梁检测的重要内容。波纹管检测技术适配预应力管中小尺度缺陷的检测需求，能有效判断注浆效果，精准定位内部缺陷，是波纹管注浆质量检测的有效手段。

波纹管压浆质量的现场检测主要分为两个核心步骤：第一步采用声波透射法，在波纹管一端发射声波、另一端接收，结合测量的声波走时和波纹管实际长度，计算出波纹管的平均波速，通过波速数值初步判断注浆密实度；第二步在波纹管的同一锚头完成声波的激发与接收，捕捉并记录能反映内部缺陷的散射波。为保证检测结果的可靠性，需分别对波纹管两侧的锚头开展检测，再综合两端的检测数据进行分析解读。

针对检测获取的散射声波记录，因其包含工程内部结构的丰富信息，无法通过简单判读得到准确结果，会结合时间、能量、频率三大核心要素，采用二维时频分析技术处理数据，清晰呈现散射波的能量大小和频谱分布，进而准确判断波纹管不密实区域的位置、大小及饱和程度，为后续维修处理提供明确依据。

图3 预应力管道检测原理图

三、声波检测技术的工程检测实例分析

（一）BCT 技术在混凝土梁板质量检测中的应用

为验证 BCT 技术的检测准确性，试验浇筑了三片规格为 10m×1.5m×0.35m 的混凝土板梁，分别设置不同振捣工艺、不同强度等级及预设缺陷三种工况，通过 BCT 技术检测后，将结果与设计预设情况进行对比。

检测结果与实际设计高度契合：不同振捣工艺的板梁中，正常振捣区域的检测波速远高于未振、过振及轻振区域；不同强度等级的板梁中，C50 混凝土检测波速最高，C40 居中，C30 最低；预设缺陷的板梁中，BCT 技术检测出的三处低速区，与设计的泡沫板、木板等缺陷区域精准对应。此次试验验证了 BCT 技术能有效反映混凝土梁板的浇筑均匀性、强度分布及缺陷情况，检测结果具备高可靠性。

（二）波纹管检测技术在预应力管道注浆检测中的应用

将波纹管检测技术应用于大广高速公路衡大段桥梁的预应力管道注浆质量检测，通过二维瞬态谱、声波散射时程记录、散射能量三项指标，综合分析波纹管的注浆缺陷情况。其中能量强弱反映缺陷脱空的严重程度，不同频率的散射波对应不同尺度的缺陷区域，时间坐标则指示缺陷的具体空间位置。

大广高速某波纹管检测结果

本次检测清晰发现，该路段某根波纹管 1-2m 范围内的强散射能量由敲击影响和端头空区引起，在 3.3-3.8 米、4.1-4.8 米、6.9-7.3 米、10.3-11 米位置存在明显注浆缺陷，缺陷总长度 2.3 米，占波纹管总长度的 15.06%，实现了对波纹管注浆缺陷位置、长度的精准定位，为该路段桥梁的养护维修提供了明确的整改方向。

四、结论与应用展望

桥梁 CT 检测技术（BCT）和波纹管检测技术作为声波检测技术在混凝土桥梁检测中的重要应用形式，具备分米级的检测精度，能精准定位混凝土整体浇筑缺陷和波纹管注浆缺陷的位置、大小，检测结果与工程实际高度契合，可充分满足混凝土桥梁质量检测的工程实际需求，为桥梁的质量控制、养护维修提供了可靠的技术支撑。

除混凝土桥梁检测外，这两类声波检测技术的应用场景还可进一步拓展，在大坝基础与坝肩的岩体质量检测、坝体混凝土施工质量检测，以及大坝渗漏、堤防工程质量与隐患检测评价等水利工程领域，均具备良好的应用前景。随着相关检测手段的不断优化与完善，其在工程检测领域的适用性将进一步提升，有望在更多基础设施工程的质量检测中得到推广应用，为各类工程结构的安全运营提供更全面的保障。