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裝配式橋梁墩柱超聲波無損檢測技術研究

文檔作者：王明明文檔來源：安徽省高速公路試驗檢測科研中心有限公司		更新日期： 2026年04月10日	點擊數：
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工程管理 2025 年 第11 期 總第187 期 工程技術研究
138
摘要：文章以某城市快速路高架橋梁裝配式墩柱混凝
土澆筑質量檢測為例，采用概率法確定缺陷的判斷值，
并基于超聲波檢測結果確定南- 北、東- 西混凝土的缺
陷位置。研究結果表明，超聲波檢測法能準確識別混
凝土內部離析和不均勻現象，為裝配式橋梁墩柱的質
量檢測提供有效的技術手段，有助于提高橋梁工程安
全性，進而延長其使用壽命。
關鍵詞：裝配式橋梁；墩柱；無損檢測；現場檢測
Abstract:Taking the concrete pouring quality detection of
prefabricated piers and columns of an urban expressway
viaduct as an example, this paper uses the probability
method to determine the judgment value of defects, and
determines the defect locations of south-north and eastwest
concrete based on the ultrasonic detection results. The
research results show that the ultrasonic detection method
can accurately identify the segregation and unevenness
in the concrete, and provide effective technical means
for the quality detection of prefabricated bridge piers and
columns, which is helpful to improve the safety of bridge
engineering and prolong its service life.
Keywords: prefabricated bridge; pier and column; nondestructive
testing; fi eld detection
分類號：U446.3
裝配式橋梁墩柱是在預制工廠或預制場地預先制
造，隨后運輸至施工現場，通過裝配化施工安裝到位，
從而形成橋梁的承重支撐結構。與傳統(tǒng)現澆墩柱施工
方式相比，裝配式墩柱具有施工速度快、質量控制優(yōu)、
裝配式橋梁墩柱超聲波無損檢測技術研究
王明明
安徽省高速公路試驗檢測科研中心有限公司，安徽 合肥 230088
Research on Ultrasonic Non-Destructive Testing Technology for Prefabricated Bridge Piers
and Columns
WANG Mingming
Anhui Expressway Engineering Test and Research Center Co., Ltd., Hefei 230088, Anhui, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2025.11.045 .
環(huán)境影響小等優(yōu)點[1]。然而，在裝配式橋梁墩柱的預
制過程中，受原材料缺陷、施工工藝不當、環(huán)境因素
等多種原因干擾，墩柱內部容易出現缺陷，影響橋梁
工程的安全性并縮短其使用壽命[2]。基于此，文章基
于超聲波法原理，對某高架橋梁的裝配式墩柱進行內
部缺陷檢測研究，以期提高裝配式橋梁墩柱混凝土施
工質量，延長橋梁使用壽命。
1 超聲波檢測原理及缺陷判定
1.1　超聲波檢測原理
混凝土澆筑施工過程中受材料缺陷、施工工藝等因
素影響，其內部結構和性能會呈現一定的各向異性[3]。
超聲波屬于高頻彈性波，其在混凝土中傳播時，速度、
波幅及頻率等聲學參數會隨混凝土內部結構變化和缺
陷而發(fā)生改變[4]。基于此特性，在混凝土表面發(fā)射并
接收超聲波信號，將測得的聲學參數與同條件下正常
混凝土的參數進行對比，即可判斷混凝土內部是否存
在缺陷。若某處測位出現聲時明顯偏長（波速降低）、
波幅顯著減小、頻率明顯降低或波形嚴重畸變情況，
則表明該區(qū)域存在質量缺陷。
1.2　缺陷判定
根據《超聲法檢測混凝土缺陷技術規(guī)程》（T/CECS
21—2024），文章采用概率法確定混凝土缺陷判斷值。
假設對混凝土中n 個測點進行超聲波檢測，獲取各個
測點的聲學參數。根據這些參數的平均值m、標準差s
以及設定的置信水平，確定相應的置信區(qū)間，從而獲
得異常情況的判斷值。將各個測點的聲學參數與判斷
值對比，若某測點聲學參數低于判斷值，則判定該測
作者簡介： 王明明，男，本科，工程師，研究方向為道路橋梁工程
檢測。
工程技術研究 第10 卷 總第187 期 2025 年6 月 工程管理
139
點可能存在缺陷[5]。
在數據處理方面，將超聲波法測得的各測位測點
聲波參數按照從大到小排序，將數值較小的后排參數
視為可疑數據，選取可疑數據中的最大值，連同該值
之前的所有聲波參數值，由此得到混凝土聲學參數的
平均值及標準差。具體計算公式如下：
（1）
（2）
式中：mn 為n 個聲學參數的平均值；Xi 為第i 個測
點的聲學參數值；n 為聲學參數的測量數量；Sn 為n 個
聲學參數的標準差。
異常情況的判斷值X0 計算公式如下：
（3）
當可疑數據中的最大值Xn 不大于X0 時，判定該
點可能存在混凝土缺陷。將Xn 剔除后，重新按照式
（1）、式（2）計算得出X1 ～ Xn-1 的平均值及標準差，
并按式（3）對Xn-1 進行異常情況判斷，直至無異常值
為止。λ1 為聲學參數統(tǒng)計數量，可從《超聲法檢測混
凝土缺陷技術規(guī)程》（T/CECS 21—2024）中得到相應
數值。
當根據式（3）得出異常值后，根據異常值的分布
情況按照下列算式判定其相鄰測點的異常情況，計算
公式如下：
（4）
（5）
式中：λ2、λ3 與聲學參數統(tǒng)計數量有關，通過T/
CECS 21—2024 可以得到相應數值；測點按網格狀布
置時取λ2，按單排布置時取λ3。
2 超聲波無損檢測的應用
2.1　工程概況
某城市快速路工程位于安徽省，總規(guī)劃里程為
7.36 km，其中地面段長4.23 km，橋梁段長3.13 km。
橋梁段均采用高架橋梁形式，標準段跨度為30.0 m，
最大跨度為60.0 m。標準跨橋墩均為裝配式結構，其
截面長度為1.80 m，寬度為0.90 m，高度為4.50 m。
墩身采用C35 混凝土，在混凝土工廠預制并經自然養(yǎng)
護后，運輸至施工現場安裝。
預制混凝土工廠在完成養(yǎng)護、進行拆模時，發(fā)現
部分裝配式橋墩表面混凝土離析現象明顯。為進一步
查明混凝土內部是否存在缺陷，工作人員采用NM—
4B 非金屬超聲波檢測儀對混凝土進行缺陷檢測。
2.2　檢測點布置方案
根據T/CECS 21—2024 要求，測試人員在混凝土
離析嚴重的位置按網格狀布置測點。在正?；炷廖?
置布置了5 條測線、離析嚴重的位置布置了7 條測線，
共計12 條測線。南- 北方向上每一條測線上布置了
18 個測點，東- 西方向上每一條測線上布置了8 個測
點。超聲波檢測點布置方案如圖1 所示。
測點序號
測點序號
測點序號
測點序號
圖1　超聲波檢測點布置方案
3 超聲波檢測結果分析
3.1　南- 北方向檢測結果
此次超聲波檢測法共檢測出存在顯著離析現象
的裝配式橋梁墩柱12 個，文章以165# 墩柱為例，對
南- 北方向、東- 西方向的超聲波檢測結果進行分析。
165# 墩柱南- 北方向超聲波檢測結果如表1 所示。
表1　165# 墩柱南- 北方向超聲波檢測結果
根據式（1）～式（3），南- 北方向測距為900 mm，
對各個測點進行異常點判斷，具體如表2 所示。
南- 北方向橋梁墩柱混凝土異常區(qū)域如圖2 所示。
根據超聲波檢測結果，165# 墩柱在南- 北方向存
在顯著缺陷，其位于從西至東第5 ～ 9 號測線，水平
方向第5 ～ 9 號測線。為進一步確定混凝土缺陷的具
體位置，工作人員對165# 墩柱東- 西方向進行超聲波
檢測。
3.2　東- 西方向檢測結果
165# 墩柱東- 西方向超聲波檢測結果如表3
所示。
聲學參數平均值異常判斷值離異系數標準差
聲速/（km·s-1） 4.100 3.990 0.014 0.039
幅度/dB 86.870 73.570 0.057 4.957
工程管理 2025 年 第11 期 總第187 期 工程技術研究
140
根據式（1）～式（3），東- 西方向測距為1 800 mm，
對各個測點進行異常點判斷，具體如表4 所示。
東- 西方向橋梁墩柱混凝土異常區(qū)域如圖3 所示。
超聲波檢測結果顯示，165# 墩柱存在一處長50 cm、
寬50 cm 的混凝土缺陷，其水平高度分布于5～9 測線，
位置偏西南方向?；跈z測結果，測試團隊在現場拆
除該墩柱進行驗證發(fā)現，缺陷區(qū)域內混凝土存在顯著
離析及不均勻現象，檢測結果與實際情況相符。
4 結束語
文章以某城市快速路高架橋梁裝配式墩柱混凝土
澆筑質量檢測為例，對存在顯著表面缺陷的混凝土墩
柱采用超聲波法確定澆筑質量。對南- 北、東- 西兩
個方向的測點檢測結果進行分析，準確判定墩柱混凝
土缺陷位置，檢測結果與實際拆除驗證結果相符。由
此可見，超聲波檢測法能準確識別混凝土內部離析和
不均勻現象，快速判定缺陷位置，為裝配式橋梁墩柱
的質量檢測提供了可靠的技術手段。
參考文獻
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[J].建筑機械化，2025，46（2）：100-103.
測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB 測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB 測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB
9-7 228.83 3.933 68.52 7-5 227.73 3.952 69.87 6-6 228.37 3.941 63.36
9-8 228.14 3.945 67.36 7-6 227.16 3.962 71.25 6-7 227.16 3.962 64.93
9-9 228.37 3.941 64.47 7-7 227.56 3.955 66.58 6-8 227.50 3.956 65.77
8-7 228.72 3.935 65.82 7-8 228.95 3.931 63.36 5-5 227.22 3.961 70.25
8-8 228.08 3.946 69.65 7-9 228.72 3.935 64.58 5-6 227.10 3.963 68.62
8-9 227.79 3.951 70.15 6-5 228.66 3.936 67.69 5-7 228.31 3.942 64.86
測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB 測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB 測點序號聲時/μs 聲速/
（km·s-1）
幅度/dB
9-4 478.09 3.765 69.52 7-3 466.56 3.858 70.58 6-4 467.05 3.854 72.56
9-5 487.94 3.689 64.69 7-4 478.09 3.765 68.36 6-5 455.24 3.954 77.52
8-4 484.65 3.714 69.36 7-5 486.75 3.698 67.68 5-3 492.61 3.654 68.93
8-5 469.24 3.836 67.66 6-3 462.37 3.893 64.87 5-4 452.03 3.982 72.66
表2　南- 北方向異常點判斷結果
圖2　南- 北方向橋梁墩柱混凝土異常區(qū)域
圖3　東- 西方向橋梁墩柱混凝土異常區(qū)域
表3　165# 墩柱東- 西方向超聲波檢測結果
表4　東- 西方向異常點判斷結果
0
聲學參數平均值異常判斷值離異系數標準差
聲速/（km·s-1） 4.100 3.960 0.016 0.065
幅度/dB 88.130 74.680 0.062 5.354
測點序號0
測點序號
測點序號
測點序號

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