《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》編制說明

廣西地方標準

《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》

（征求意見稿）編制說明

一、項目來源

根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)市場監(jiān)管局關(guān)于下達2020年第二批廣西

地方標準制定項目計劃的通知》（桂市監(jiān)函﹝2020﹞1832）精神，由

廣西壯族自治區(qū)交通運輸廳提出，廣西長長路橋建設(shè)有限公司、廣西

路橋工程集團有限公司、廣西公路檢測有限公司、廣西路橋集團勘察

設(shè)計有限公司共同起草的廣西地方標準《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)

規(guī)程》（項目編號：2020-02084）。

二、項目背景及目的意義

20世紀30年代在蘇聯(lián)首先開始發(fā)展鋼管混凝土拱橋，后來由于

未能利用其結(jié)構(gòu)和建筑優(yōu)勢，因此只建造了兩座這樣的橋梁后就將其

遺棄，隨后在西歐、北美和日本等國家零星建造了少量此類橋型，但

均未得到大力推廣。我國自1990年建成第一座鋼管混凝土拱橋以來，

經(jīng)過近30年發(fā)展，已建成鋼管混凝土拱橋400余座，其中跨徑300

米以上的13座。對比國內(nèi)外鋼管混凝土拱橋建設(shè)發(fā)展可見，鋼管混

凝土拱橋在中國得到真正意義的發(fā)展與應用。國內(nèi)尤其是廣西區(qū)內(nèi)在

建鋼管混凝土拱橋數(shù)量逐年增多、跨徑逐年增大。

國內(nèi)建造的鋼管混凝土拱橋多采用泵送頂升法進行管內(nèi)混凝土

施工，由于常規(guī)泵送頂升灌注施工易在管內(nèi)局部滯留空氣，導致管內(nèi)

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混凝土脫空、脫黏，成為制約鋼管混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的關(guān)鍵質(zhì)量瓶頸。

鋼管混凝土拱橋建造技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，相繼發(fā)明了管內(nèi)混凝土真空

輔助灌注技術(shù)、歷程可控復合膨脹技術(shù)，以及管內(nèi)混凝土材料選擇、

配合比設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、灌注施工及養(yǎng)護全過程的精細化管理技術(shù)，

并在合江長江一橋、馬灘紅水河特大橋等工程中成功的應用。實踐表

明這些技術(shù)能夠保障管內(nèi)混凝土的灌注質(zhì)量。

國家和地方依據(jù)上述技術(shù)和工程經(jīng)驗總結(jié)編制了《鋼管混凝土結(jié)

構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS28：2012、《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)范》（GB

50923-2013）和《鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)規(guī)程》（DB45/T

1097-2014），但上述規(guī)范主要針對鋼管混凝土拱橋設(shè)計和施工。在質(zhì)

量檢測上，基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)焊縫等都已經(jīng)制定了相應的技術(shù)規(guī)程，唯獨

缺少管內(nèi)混凝土質(zhì)量檢測的具體規(guī)范；同時，各種檢測機構(gòu)對鋼管混

凝土的密實性、強度等判定方法不一，無法準確認定管內(nèi)混凝土的質(zhì)

量，不能據(jù)此反推施工工藝的改進，不利于對管內(nèi)混凝土施工做出正

確指導。

在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程中，各國編制了多部相關(guān)的設(shè)計、

施工規(guī)范。英國標準委員會針對組合結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計編制了《組合

橋梁設(shè)計》（BS5400-1979）、歐洲針對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要

求編制了《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》（EC4-2004）、日本編制了《鋼管

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工指南》（AIJ-2008）、美國也制定了《鋼管混凝

土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工》（ACI319-89-2014）等，上述規(guī)范及指南主要

是針對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和拱橋的設(shè)計而制定的，針對鋼管混凝土檢測

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的內(nèi)容偏少。

為了解決管內(nèi)混凝土超聲波檢測無規(guī)范可依的問題，必須編制一

個鋼管混凝土超聲波檢測的相關(guān)規(guī)程，規(guī)范管內(nèi)混凝土密實性、強度

檢測方法。

制定鋼管混凝土無損檢測技術(shù)規(guī)程，有助于統(tǒng)一管內(nèi)混凝土檢測

的技術(shù)手段，對其質(zhì)量作出權(quán)威性的評價，促進管內(nèi)混凝土的質(zhì)量改

進，推動鋼管混凝土拱橋這種橋型進一步向前發(fā)展。

中國是鋼管混凝土拱橋建設(shè)大國，建設(shè)技術(shù)領(lǐng)先，建設(shè)經(jīng)驗豐富。

有必要通過近些年的科研成果和工程實踐經(jīng)驗總結(jié)，編制一個鋼管混

凝土拱橋管內(nèi)混凝土檢測技術(shù)的相關(guān)規(guī)程，對鋼管混凝土施工做出有

效指導，提高廣西和全國鋼管混凝土拱橋（簡稱CFST拱橋）的工程

質(zhì)量，將拱橋打造成中國建設(shè)世界橋梁強國的重要名片。

三、項目編制過程

（一）成立標準編制工作組

廣西地方標準《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》項目任務下達

后，廣西長長路橋建設(shè)有限公司成立了標準編制工作組，制定了標準

編寫方案，明確任務職責，確定工作技術(shù)路線，開展標準研制工作，

具體標準編制工作由廣西路橋工程集團有限公司、廣西公路檢測有限

公司、廣西路橋集團勘察設(shè)計有限公司相關(guān)人員配合。

本標準負責起草單位：廣西長長路橋建設(shè)有限公司

本標準參與起草單位：廣西路橋工程集團有限公司、廣西公路檢

測有限公司、廣西路橋集團勘察設(shè)計有限公司。

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本標準主要起草人：韓玉（項目負責人）、楊占峰、馮春萌、杜

海龍、秦大燕、何克揚、劉家興、覃靖、李彩霞、王渝清、蘇萍、周

群、覃珍波、青志剛、梁宏斌、黃先濱、廖巧玲、陸藝、莫昀錦、潘

飛鵬、鄭健、梁日裕、覃紅陽、胡漢鋼、鄧耀春、韋雯。韓玉負責整

個項目的技術(shù)及組織協(xié)調(diào)工作；馮春萌、杜海龍負責整個項目的技術(shù)

指導；楊占峰負責大綱編制，秦大燕、劉家興負責技術(shù)指導；楊占峰

負責整個項目進度管理。本標準的具體內(nèi)容由楊占峰負責編寫，王渝

清協(xié)助，其余參與人員根據(jù)安排參與標準的編寫。

（二）收集整理文獻資料

本標準起草人員的前期研究工作分為資料調(diào)查與研究、工程案例

及數(shù)據(jù)收集檢驗、總結(jié)完善3個步驟進行：1、調(diào)研了國內(nèi)外大量鋼

管混凝土質(zhì)量檢測的實際案例和相關(guān)的標準規(guī)范、規(guī)程及研究成果；

2、搜集馬灘紅水河特大橋、六景郁江特大橋、平南三橋等廣西地區(qū)

內(nèi)鋼管混凝土質(zhì)量檢測相關(guān)的案例及數(shù)據(jù)資料；3、對搜集到的檢測

資料、數(shù)據(jù)進行分類整理和研究，為下一步的規(guī)范研究提供必要的指

導和技術(shù)支撐。標準編制工作組收集了鋼管混凝土質(zhì)量檢測相關(guān)文獻

資料，主要有：

GB/T50081混凝土物理力學性能試驗方法標準

JG237混凝土試模

JG/T5004混凝土超聲波檢測儀

（三）研討確定標準主體內(nèi)容

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標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標準編制工

作組召開了標準編制會議，對標準的整體框架結(jié)構(gòu)進行了研究，并對

標準的關(guān)鍵性內(nèi)容進行了初步探討。經(jīng)過研究，標準的主體內(nèi)容確定

為范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、總則、超聲波檢測設(shè)備、聲

學參數(shù)測量、鋼管混凝土缺陷判定與計算、鋼管混凝土強度判定方法。

（四）調(diào)研、形成征求意見稿

為確保本標準的編寫工作有序開展，編寫工作組在前期大量的研

究工作的基礎(chǔ)上，于2020年9月完成了《鋼管混凝土超聲波檢測技

術(shù)規(guī)程》的編制大綱和工作大綱工作。經(jīng)內(nèi)部評審討論，于2020年

10月30日召開了大綱外部評審會，評審會針對大綱共提出了10條

建議和意見。根據(jù)大綱評審專家的意見，以修改完善后的大綱作為項

目的工作指導，編寫工作組開展了標準正式的編寫工作，于2021年

2月完成了工作組討論稿，于6月初對討論稿進行了會審，根據(jù)會審

意見修改后形成了廣西地方標準《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》

征求意見稿和編制說明。

四、標準制定原則

本標準的編制遵循國家、行業(yè)和廣西壯族自治區(qū)現(xiàn)行有關(guān)標準的

規(guī)定。編寫工作組充分調(diào)研了國內(nèi)外及馬灘紅水河特大橋、六景郁江

特大橋、平南三橋等廣西地區(qū)內(nèi)鋼管混凝土質(zhì)量檢測相關(guān)的案例和數(shù)

據(jù)等資料，歸納總結(jié)國內(nèi)外及廣西地區(qū)鋼管混凝土質(zhì)量檢測的技術(shù)特

點。并查閱相關(guān)國家及其他省份地方標準，加強和深化規(guī)范的編制內(nèi)

容和深度，為下一步形成廣西地方標準提供必要的指導及技術(shù)支撐，

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通過總結(jié)分析，確定鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)中需要增加和強調(diào)的

內(nèi)容與范疇。經(jīng)過編寫工作組成員討論，確定標準編制遵循以下基本

原則：

（1）科學性原則

本標準分析了國內(nèi)外關(guān)于拱橋鋼管混凝土超聲波檢測的現(xiàn)狀和

特點，結(jié)合國內(nèi)及廣西拱橋鋼管混凝土超聲波檢測的實施現(xiàn)狀，在此

基礎(chǔ)上對已發(fā)布的相關(guān)標準、規(guī)范、規(guī)程進行整理、歸納和分類，建

立了科學、實用、合理的拱橋鋼管混凝土超聲波檢測標準。

（2）承接性原則

本標準術(shù)語、符號、條文盡量與相應國家、國際、行業(yè)和地方標

準的規(guī)定內(nèi)容相一致，條文未出現(xiàn)自相矛盾的地方。標準技術(shù)內(nèi)容與

國家、國際、行業(yè)和地方標準兼容，未出現(xiàn)沖突，保證了一致性。標

準技術(shù)內(nèi)容中引用其他標準時，已明確指出所引用標準的內(nèi)容或名

稱，增強了標準的可讀性和可操作性。

（3）可操作性原則

本標準的起草充分調(diào)研了國內(nèi)外、廣西壯族自治區(qū)拱橋鋼管混凝

土超聲波檢測的應用現(xiàn)狀，征求了高校、設(shè)計院、施工單位等領(lǐng)域的

專家意見。編寫組在此基礎(chǔ)上進過反復討論和修改，編制此標準。標

準邏輯順序清晰，表達了業(yè)內(nèi)通用的超聲波測式方法，內(nèi)容針對性強，

可操作性高，易于推廣。

五、標準主要內(nèi)容及依據(jù)來源

廣西地方標準《鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》主要章節(jié)內(nèi)容

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包括：術(shù)語和定義；超聲波檢測設(shè)備；基本規(guī)定；鋼管混凝土檢測與

判定。

本標準的編制遵循國家、行業(yè)和廣西壯族自治區(qū)現(xiàn)行有關(guān)標準的

規(guī)定。編寫工作組充分調(diào)研了國內(nèi)外及馬灘紅水河特大橋、六景郁江

特大橋、平南三橋等廣西地區(qū)內(nèi)鋼管混凝土質(zhì)量檢測相關(guān)的案例和數(shù)

據(jù)等資料，歸納總結(jié)國內(nèi)外及廣西地區(qū)鋼管混凝土質(zhì)量檢測的技術(shù)特

點。并查閱相關(guān)國家及其他省份地方標準，加強和深化規(guī)范的編制內(nèi)

容和深度，為下一步形成廣西地方標準提供必要的指導及技術(shù)支撐，

通過總結(jié)分析，確定鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)中需要增加和強調(diào)的

內(nèi)容與范疇。在部頒技術(shù)標準的框架下，編制更適用于拱橋鋼管混凝

土超聲波檢測的推薦性地方標準。

1、標準名稱

為保證標準的全面性和針對性，計劃申請的標準名稱為《鋼管混

凝土超聲波檢測技術(shù)規(guī)程》。本標準名稱一方面界定了其應用范圍為

廣西地區(qū)的鋼管混凝土拱橋，另一方面限定了其應用對象為超聲波檢

測技術(shù)。

2、范圍

本標準適用于鋼管混凝土拱橋檢測。一般工業(yè)、民用建筑等其他

類型的鋼管混凝土工程可參照執(zhí)行。

3、術(shù)語和定義

本標準涵蓋了拱橋鋼管混凝土超聲波檢測技術(shù)應用中的各種術(shù)

語和定義。

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4、超聲波檢測設(shè)備

第4.1條：規(guī)定了超聲波檢測儀器的技術(shù)參數(shù)，需要滿足的功能

要求、性能指標要求和使用條件。

第4.2條：規(guī)定了換能器的工作頻率、使用方法和保養(yǎng)的要求。

第4.3條：規(guī)定了超聲測試及聲音速值計算的要求。

5、基本規(guī)定

第5.1條：明確超聲波檢測的工作程序。

第5.2條：明確超聲波檢測區(qū)的選擇及檢測數(shù)量。

6、鋼管混凝土檢測與判定

混凝土超聲波檢測技術(shù)的基本原理是用人工的方法在被測混凝

土結(jié)構(gòu)中激發(fā)出一定頻率的彈性波，然后以各種不同的頻率在材料或

結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播并通過儀器接收，再通過分析研究所接收的信號，就可

以了解材料與結(jié)構(gòu)的力學特性和缺陷分布情況。信號中包含了傳播的

時間(或速度)，振幅和頻率等。和其他的均勻介質(zhì)不同，混凝土是一

種彈一粘一塑性體。對不同的物質(zhì)形態(tài)，其聲學現(xiàn)象具有不同的特點，

由于超聲脈沖波傳播速度的快慢，與混凝土的密實度有直接關(guān)系，當

有空洞或裂縫存在時便破壞了混凝土的整體性，超聲脈沖波只能繞過

空洞或裂縫傳播到接收換能器，因此傳播的路程增大，測得的聲時必

然偏大或聲速降低;由于空氣的聲阻抗率遠小于混凝土的聲阻抗率，

脈沖波在混凝土中的傳播時，遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，便在缺

陷界面發(fā)生反射和散射，聲能被衰減，其中頻率較高的成分衰減的更

快，因此接收信號的波幅明顯降低，頻率明顯減小(后者頻率譜中的

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高頻成分明顯減小);再者經(jīng)缺陷反射或繞射缺陷傳播的脈沖信號與

直達波信號之間存在聲程和相位差，疊加后互相干擾，致使接收信號

的波形發(fā)生畸變。所以說信號仿佛是混凝土內(nèi)部特性信息的載體，將

混凝土內(nèi)部的材料性質(zhì)、缺陷、結(jié)構(gòu)等信息傳遞到物體表面。將接收

信號中所攜帶的信息提取出來，進行反演分析，這就是超聲波檢測缺

陷的全過程。用超聲波檢測混凝土缺陷時，聲時、振幅和頻率等超聲

參量就是我們所要提取的信息，因這些信息的變化與混凝土的密實

度、均勻性和局部缺陷的狀況有密切的關(guān)系，用上述的超聲參量作為

判斷混凝土質(zhì)量的依據(jù)。

目前鋼管混凝土缺陷檢測方法主要有敲擊法、鉆芯法和超聲法，

敲擊法雖操作便捷但僅能初步判斷結(jié)合面缺陷，一般作為輔助檢測方

法使用；鉆芯法具有直觀、準確度高的優(yōu)點，但對結(jié)構(gòu)損失大，檢測

后還需進行結(jié)構(gòu)修復而耗時耗力，一般在工程存在爭議時采用。

超聲法檢測鋼管混凝土缺陷是現(xiàn)在發(fā)展趨勢較好的一種無損檢

測方法，它可以提供內(nèi)部缺陷的相關(guān)數(shù)據(jù)，還能保證結(jié)構(gòu)自身的完整

性，較為經(jīng)濟方便。

目前，對鋼管混凝土的超聲波法檢測主要是參考《超聲波檢測混

凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）。該檢測方法僅適用于管壁與混

凝土膠結(jié)良好的鋼管混凝土內(nèi)部缺陷檢測，且未對拱橋鋼管混凝土檢

測頻率、結(jié)果判定、脫空情況檢測均為做明確規(guī)定。由于無明確規(guī)定，

各檢測機構(gòu)在對鋼管混凝土的密實性進行檢測時判定方法不一，無法

準確認定管內(nèi)混凝土的質(zhì)量。

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本標準針對鋼管混凝土密實度檢測頻率、結(jié)果判定、脫空情況檢

測進行了相應的規(guī)定，能夠為鋼管混凝土的檢測提供具體依據(jù)。

7、附錄

附錄A：鋼管混凝土強度推定方法

結(jié)構(gòu)混凝土強度的超聲波檢測是以強度與超聲波在混凝土中的

傳播參數(shù)(聲速、衰減系數(shù)等)之間的相互關(guān)系為基礎(chǔ)的。超聲波實質(zhì)

上是高頻機械振動在介質(zhì)中的傳播，當它穿過混凝土時，混凝土的每

個微區(qū)都產(chǎn)生拉壓(縱波)或剪切(橫波)等應力應變過程，理論研究表

明，混凝土的強度與應力應變參數(shù)有明確的理論關(guān)系，因此，從理論

上來說，超聲傳播特性應是描述混凝土強度的理想?yún)?shù)。但是，由于

混凝土強度是一項十分復雜的參數(shù)，它受許多因素的影響，要想建立

強度和超聲傳播特性之間的簡單關(guān)系是非常困難的，超聲測強至今還

只能建立在試驗歸納的基礎(chǔ)上，一般是通過試驗建立強度與聲速的關(guān)

系曲線(即R-C曲線)或經(jīng)驗公式，作為超聲法測強的基本換算依據(jù)。

這樣，超聲法測強的關(guān)鍵在于，建立準確的R-C關(guān)系式，精確地測量

被測混凝土的聲速，以及各種影響R-C關(guān)系式的因素等三方面。

本標準附錄A提出了建立拱橋混凝土專用測強曲線的基本要求，

建立專用測強曲線時，混凝土試件應采用與被檢測混凝土相同的原材

料和成型養(yǎng)護工藝及強度等級，混凝土采用的水泥、砂石、外加劑、

摻合料、拌合用水應符合國家對相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)定。

本標準規(guī)定的測強曲線收集了廣西地區(qū)210組測試數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)剔

除3組人為因素錯誤數(shù)據(jù)，采用初步回歸計算后剔除大于2倍標準差

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34%數(shù)據(jù)后進行二次回歸的方式進行計算，建立了R-C曲線，當缺少

專用測強曲線或地區(qū)測強曲線時，可采用本標準規(guī)定的測強曲線，但

使用前應先進行驗證。將試件的混凝土抗壓強度換算值和混凝土抗壓

強度實測值代入本標準進行計算，若所得平均相對誤差不大于12%，

且相對標準差不大于15%，則可使用本標準規(guī)定的測強曲線。否則，

可按本標準規(guī)定的方法另行建立專用測強曲線。

本標準規(guī)定的測強曲線相關(guān)指標見下表：

回歸系數(shù)平均相對誤差

剔除前數(shù)量剔除后數(shù)量

ab（%）

2102070.114.0913.4

鋼管混凝土測強曲線配合比見下表：

成都科良

華潤（南寧）欽州藍島F江蘇蘇博

設(shè)計設(shè)計容建材有限K18石場碎K18石場整形碎石

總量P·O52.5類Ⅰ級粉飲用水特PCA-1摻

等級重kg/m3公司硅粉石機制砂4.75~19mm（20：80）

水泥煤灰10%量2.0%

4%

C702485589424592467721284815911.78

C652480568409572370121084215911.36

C602475548395552272420983515910.97

C552470530382532174820782615910.60

C502465513369512177120481815910.26

C45246049735850207942028081599.94

C40245548234748198162007981599.64

附錄B：混凝土超聲波檢測儀自校準方法及保養(yǎng)。本方法規(guī)定了

混凝土超聲波檢測儀自校準的方法和保養(yǎng)要求。

六、預期的作用和效益

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1、預期經(jīng)濟效益分析

以廣西目前每年修建1-2座鋼管混凝土拱橋的情況來看，預計未

來10年，將建成約20座鋼管混凝土拱橋，使用本標準查清病害，提

高管內(nèi)混凝土質(zhì)量，可減少養(yǎng)護費用預計400萬元。如以我國每年修

建18座特大跨徑拱橋來計，未來10年，建成約200座大型鋼管混凝

土拱橋，預計可減少養(yǎng)護費用4000萬元。因此，《鋼管混凝土超聲波

檢測技術(shù)規(guī)程》具有良好的經(jīng)濟效益。

2、推廣應用前景分析

推廣應用本標準，將規(guī)范鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土質(zhì)量的超聲

波檢測方法，促進管內(nèi)混凝土的技術(shù)進步和質(zhì)量改進，推動鋼管混凝

土拱橋這種橋型進一步向前發(fā)展。

管內(nèi)混凝土是鋼管混凝土拱肋的重要組成部分，其與鋼管緊密結(jié)

合，共同