《钢管混凝土超声波检测技术规程》编制说明

广西地方标准

《钢管混凝土超声波检测技术规程》

（征求意见稿）编制说明

一、项目来源

根据《广西壮族自治区市场监管局关于下达2020年第二批广西

地方标准制定项目计划的通知》（桂市监函﹝2020﹞1832）精神，由

广西壮族自治区交通运输厅提出，广西长长路桥建设有限公司、广西

路桥工程集团有限公司、广西公路检测有限公司、广西路桥集团勘察

设计有限公司共同起草的广西地方标准《钢管混凝土超声波检测技术

规程》（项目编号：2020-02084）。

二、项目背景及目的意义

20世纪30年代在苏联首先开始发展钢管混凝土拱桥，后来由于

未能利用其结构和建筑优势，因此只建造了两座这样的桥梁后就将其

遗弃，随后在西欧、北美和日本等国家零星建造了少量此类桥型，但

均未得到大力推广。我国自1990年建成第一座钢管混凝土拱桥以来，

经过近30年发展，已建成钢管混凝土拱桥400余座，其中跨径300

米以上的13座。对比国内外钢管混凝土拱桥建设发展可见，钢管混

凝土拱桥在中国得到真正意义的发展与应用。国内尤其是广西区内在

建钢管混凝土拱桥数量逐年增多、跨径逐年增大。

国内建造的钢管混凝土拱桥多采用泵送顶升法进行管内混凝土

施工，由于常规泵送顶升灌注施工易在管内局部滞留空气，导致管内

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混凝土脱空、脱黏，成为制约钢管混凝土结构发展的关键质量瓶颈。

钢管混凝土拱桥建造技术经过多年发展，相继发明了管内混凝土真空

辅助灌注技术、历程可控复合膨胀技术，以及管内混凝土材料选择、

配合比设计、生产、运输、灌注施工及养护全过程的精细化管理技术，

并在合江长江一桥、马滩红水河特大桥等工程中成功的应用。实践表

明这些技术能够保障管内混凝土的灌注质量。

国家和地方依据上述技术和工程经验总结编制了《钢管混凝土结

构技术规程》CECS28：2012、《钢管混凝土拱桥技术规范》（GB

50923-2013）和《钢管混凝土拱桥施工技术规程》（DB45/T

1097-2014），但上述规范主要针对钢管混凝土拱桥设计和施工。在质

量检测上，基础、钢结构焊缝等都已经制定了相应的技术规程，唯独

缺少管内混凝土质量检测的具体规范；同时，各种检测机构对钢管混

凝土的密实性、强度等判定方法不一，无法准确认定管内混凝土的质

量，不能据此反推施工工艺的改进，不利于对管内混凝土施工做出正

确指导。

在钢管混凝土结构的发展历程中，各国编制了多部相关的设计、

施工规范。英国标准委员会针对组合结构桥梁结构设计编制了《组合

桥梁设计》（BS5400-1979）、欧洲针对钢管混凝土结构设计的相关要

求编制了《钢管混凝土结构设计》（EC4-2004）、日本编制了《钢管

混凝土结构设计与施工指南》（AIJ-2008）、美国也制定了《钢管混凝

土结构的设计和施工》（ACI319-89-2014）等，上述规范及指南主要

是针对钢管混凝土结构和拱桥的设计而制定的，针对钢管混凝土检测

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的内容偏少。

为了解决管内混凝土超声波检测无规范可依的问题，必须编制一

个钢管混凝土超声波检测的相关规程，规范管内混凝土密实性、强度

检测方法。

制定钢管混凝土无损检测技术规程，有助于统一管内混凝土检测

的技术手段，对其质量作出权威性的评价，促进管内混凝土的质量改

进，推动钢管混凝土拱桥这种桥型进一步向前发展。

中国是钢管混凝土拱桥建设大国，建设技术领先，建设经验丰富。

有必要通过近些年的科研成果和工程实践经验总结，编制一个钢管混

凝土拱桥管内混凝土检测技术的相关规程，对钢管混凝土施工做出有

效指导，提高广西和全国钢管混凝土拱桥（简称CFST拱桥）的工程

质量，将拱桥打造成中国建设世界桥梁强国的重要名片。

三、项目编制过程

（一）成立标准编制工作组

广西地方标准《钢管混凝土超声波检测技术规程》项目任务下达

后，广西长长路桥建设有限公司成立了标准编制工作组，制定了标准

编写方案，明确任务职责，确定工作技术路线，开展标准研制工作，

具体标准编制工作由广西路桥工程集团有限公司、广西公路检测有限

公司、广西路桥集团勘察设计有限公司相关人员配合。

本标准负责起草单位：广西长长路桥建设有限公司

本标准参与起草单位：广西路桥工程集团有限公司、广西公路检

测有限公司、广西路桥集团勘察设计有限公司。

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本标准主要起草人：韩玉（项目负责人）、杨占峰、冯春萌、杜

海龙、秦大燕、何克扬、刘家兴、覃靖、李彩霞、王渝清、苏萍、周

群、覃珍波、青志刚、梁宏斌、黄先滨、廖巧玲、陆艺、莫昀锦、潘

飞鹏、郑健、梁日裕、覃红阳、胡汉钢、邓耀春、韦雯。韩玉负责整

个项目的技术及组织协调工作；冯春萌、杜海龙负责整个项目的技术

指导；杨占峰负责大纲编制，秦大燕、刘家兴负责技术指导；杨占峰

负责整个项目进度管理。本标准的具体内容由杨占峰负责编写，王渝

清协助，其余参与人员根据安排参与标准的编写。

（二）收集整理文献资料

本标准起草人员的前期研究工作分为资料调查与研究、工程案例

及数据收集检验、总结完善3个步骤进行：1、调研了国内外大量钢

管混凝土质量检测的实际案例和相关的标准规范、规程及研究成果；

2、搜集马滩红水河特大桥、六景郁江特大桥、平南三桥等广西地区

内钢管混凝土质量检测相关的案例及数据资料；3、对搜集到的检测

资料、数据进行分类整理和研究，为下一步的规范研究提供必要的指

导和技术支撑。标准编制工作组收集了钢管混凝土质量检测相关文献

资料，主要有：

GB/T50081混凝土物理力学性能试验方法标准

JG237混凝土试模

JG/T5004混凝土超声波检测仪

（三）研讨确定标准主体内容

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标准编制工作组在对收集的资料进行整理研究之后，标准编制工

作组召开了标准编制会议，对标准的整体框架结构进行了研究，并对

标准的关键性内容进行了初步探讨。经过研究，标准的主体内容确定

为范围、规范性引用文件、术语和定义、总则、超声波检测设备、声

学参数测量、钢管混凝土缺陷判定与计算、钢管混凝土强度判定方法。

（四）调研、形成征求意见稿

为确保本标准的编写工作有序开展，编写工作组在前期大量的研

究工作的基础上，于2020年9月完成了《钢管混凝土超声波检测技

术规程》的编制大纲和工作大纲工作。经内部评审讨论，于2020年

10月30日召开了大纲外部评审会，评审会针对大纲共提出了10条

建议和意见。根据大纲评审专家的意见，以修改完善后的大纲作为项

目的工作指导，编写工作组开展了标准正式的编写工作，于2021年

2月完成了工作组讨论稿，于6月初对讨论稿进行了会审，根据会审

意见修改后形成了广西地方标准《钢管混凝土超声波检测技术规程》

征求意见稿和编制说明。

四、标准制定原则

本标准的编制遵循国家、行业和广西壮族自治区现行有关标准的

规定。编写工作组充分调研了国内外及马滩红水河特大桥、六景郁江

特大桥、平南三桥等广西地区内钢管混凝土质量检测相关的案例和数

据等资料，归纳总结国内外及广西地区钢管混凝土质量检测的技术特

点。并查阅相关国家及其他省份地方标准，加强和深化规范的编制内

容和深度，为下一步形成广西地方标准提供必要的指导及技术支撑，

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通过总结分析，确定钢管混凝土超声波检测技术中需要增加和强调的

内容与范畴。经过编写工作组成员讨论，确定标准编制遵循以下基本

原则：

（1）科学性原则

本标准分析了国内外关于拱桥钢管混凝土超声波检测的现状和

特点，结合国内及广西拱桥钢管混凝土超声波检测的实施现状，在此

基础上对已发布的相关标准、规范、规程进行整理、归纳和分类，建

立了科学、实用、合理的拱桥钢管混凝土超声波检测标准。

（2）承接性原则

本标准术语、符号、条文尽量与相应国家、国际、行业和地方标

准的规定内容相一致，条文未出现自相矛盾的地方。标准技术内容与

国家、国际、行业和地方标准兼容，未出现冲突，保证了一致性。标

准技术内容中引用其他标准时，已明确指出所引用标准的内容或名

称，增强了标准的可读性和可操作性。

（3）可操作性原则

本标准的起草充分调研了国内外、广西壮族自治区拱桥钢管混凝

土超声波检测的应用现状，征求了高校、设计院、施工单位等领域的

专家意见。编写组在此基础上进过反复讨论和修改，编制此标准。标

准逻辑顺序清晰，表达了业内通用的超声波测式方法，内容针对性强，

可操作性高，易于推广。

五、标准主要内容及依据来源

广西地方标准《钢管混凝土超声波检测技术规程》主要章节内容

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包括：术语和定义；超声波检测设备；基本规定；钢管混凝土检测与

判定。

本标准的编制遵循国家、行业和广西壮族自治区现行有关标准的

规定。编写工作组充分调研了国内外及马滩红水河特大桥、六景郁江

特大桥、平南三桥等广西地区内钢管混凝土质量检测相关的案例和数

据等资料，归纳总结国内外及广西地区钢管混凝土质量检测的技术特

点。并查阅相关国家及其他省份地方标准，加强和深化规范的编制内

容和深度，为下一步形成广西地方标准提供必要的指导及技术支撑，

通过总结分析，确定钢管混凝土超声波检测技术中需要增加和强调的

内容与范畴。在部颁技术标准的框架下，编制更适用于拱桥钢管混凝

土超声波检测的推荐性地方标准。

1、标准名称

为保证标准的全面性和针对性，计划申请的标准名称为《钢管混

凝土超声波检测技术规程》。本标准名称一方面界定了其应用范围为

广西地区的钢管混凝土拱桥，另一方面限定了其应用对象为超声波检

测技术。

2、范围

本标准适用于钢管混凝土拱桥检测。一般工业、民用建筑等其他

类型的钢管混凝土工程可参照执行。

3、术语和定义

本标准涵盖了拱桥钢管混凝土超声波检测技术应用中的各种术

语和定义。

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4、超声波检测设备

第4.1条：规定了超声波检测仪器的技术参数，需要满足的功能

要求、性能指标要求和使用条件。

第4.2条：规定了换能器的工作频率、使用方法和保养的要求。

第4.3条：规定了超声测试及声音速值计算的要求。

5、基本规定

第5.1条：明确超声波检测的工作程序。

第5.2条：明确超声波检测区的选择及检测数量。

6、钢管混凝土检测与判定

混凝土超声波检测技术的基本原理是用人工的方法在被测混凝

土结构中激发出一定频率的弹性波，然后以各种不同的频率在材料或

结构内部传播并通过仪器接收，再通过分析研究所接收的信号，就可

以了解材料与结构的力学特性和缺陷分布情况。信号中包含了传播的

时间(或速度)，振幅和频率等。和其他的均匀介质不同，混凝土是一

种弹一粘一塑性体。对不同的物质形态，其声学现象具有不同的特点，

由于超声脉冲波传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，当

有空洞或裂缝存在时便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过

空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必

然偏大或声速降低;由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，

脉冲波在混凝土中的传播时，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺

陷界面发生反射和散射，声能被衰减，其中频率较高的成分衰减的更

快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小(后者频率谱中的

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高频成分明显减小);再者经缺陷反射或绕射缺陷传播的脉冲信号与

直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号

的波形发生畸变。所以说信号仿佛是混凝土内部特性信息的载体，将

混凝土内部的材料性质、缺陷、结构等信息传递到物体表面。将接收

信号中所携带的信息提取出来，进行反演分析，这就是超声波检测缺

陷的全过程。用超声波检测混凝土缺陷时，声时、振幅和频率等超声

参量就是我们所要提取的信息，因这些信息的变化与混凝土的密实

度、均匀性和局部缺陷的状况有密切的关系，用上述的超声参量作为

判断混凝土质量的依据。

目前钢管混凝土缺陷检测方法主要有敲击法、钻芯法和超声法，

敲击法虽操作便捷但仅能初步判断结合面缺陷，一般作为辅助检测方

法使用；钻芯法具有直观、准确度高的优点，但对结构损失大，检测

后还需进行结构修复而耗时耗力，一般在工程存在争议时采用。

超声法检测钢管混凝土缺陷是现在发展趋势较好的一种无损检

测方法，它可以提供内部缺陷的相关数据，还能保证结构自身的完整

性，较为经济方便。

目前，对钢管混凝土的超声波法检测主要是参考《超声波检测混

凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）。该检测方法仅适用于管壁与混

凝土胶结良好的钢管混凝土内部缺陷检测，且未对拱桥钢管混凝土检

测频率、结果判定、脱空情况检测均为做明确规定。由于无明确规定，

各检测机构在对钢管混凝土的密实性进行检测时判定方法不一，无法

准确认定管内混凝土的质量。

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本标准针对钢管混凝土密实度检测频率、结果判定、脱空情况检

测进行了相应的规定，能够为钢管混凝土的检测提供具体依据。

7、附录

附录A：钢管混凝土强度推定方法

结构混凝土强度的超声波检测是以强度与超声波在混凝土中的

传播参数(声速、衰减系数等)之间的相互关系为基础的。超声波实质

上是高频机械振动在介质中的传播，当它穿过混凝土时，混凝土的每

个微区都产生拉压(纵波)或剪切(横波)等应力应变过程，理论研究表

明，混凝土的强度与应力应变参数有明确的理论关系，因此，从理论

上来说，超声传播特性应是描述混凝土强度的理想参数。但是，由于

混凝土强度是一项十分复杂的参数，它受许多因素的影响，要想建立

强度和超声传播特性之间的简单关系是非常困难的，超声测强至今还

只能建立在试验归纳的基础上，一般是通过试验建立强度与声速的关

系曲线(即R-C曲线)或经验公式，作为超声法测强的基本换算依据。

这样，超声法测强的关键在于，建立准确的R-C关系式，精确地测量

被测混凝土的声速，以及各种影响R-C关系式的因素等三方面。

本标准附录A提出了建立拱桥混凝土专用测强曲线的基本要求，

建立专用测强曲线时，混凝土试件应采用与被检测混凝土相同的原材

料和成型养护工艺及强度等级，混凝土采用的水泥、砂石、外加剂、

掺合料、拌合用水应符合国家对相关产品的质量规定。

本标准规定的测强曲线收集了广西地区210组测试数据。数据剔

除3组人为因素错误数据，采用初步回归计算后剔除大于2倍标准差

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34%数据后进行二次回归的方式进行计算，建立了R-C曲线，当缺少

专用测强曲线或地区测强曲线时，可采用本标准规定的测强曲线，但

使用前应先进行验证。将试件的混凝土抗压强度换算值和混凝土抗压

强度实测值代入本标准进行计算，若所得平均相对误差不大于12%，

且相对标准差不大于15%，则可使用本标准规定的测强曲线。否则，

可按本标准规定的方法另行建立专用测强曲线。

本标准规定的测强曲线相关指标见下表：

回归系数平均相对误差

剔除前数量剔除后数量

ab（%）

2102070.114.0913.4

钢管混凝土测强曲线配合比见下表：

成都科良

华润（南宁）钦州蓝岛F江苏苏博

设计设计容建材有限K18石场碎K18石场整形碎石

总量P·O52.5类Ⅰ级粉饮用水特PCA-1掺

等级重kg/m3公司硅粉石机制砂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

附录B：混凝土超声波检测仪自校准方法及保养。本方法规定了

混凝土超声波检测仪自校准的方法和保养要求。

六、预期的作用和效益

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1、预期经济效益分析

以广西目前每年修建1-2座钢管混凝土拱桥的情况来看，预计未

来10年，将建成约20座钢管混凝土拱桥，使用本标准查清病害，提

高管内混凝土质量，可减少养护费用预计400万元。如以我国每年修

建18座特大跨径拱桥来计，未来10年，建成约200座大型钢管混凝

土拱桥，预计可减少养护费用4000万元。因此，《钢管混凝土超声波

检测技术规程》具有良好的经济效益。

2、推广应用前景分析

推广应用本标准，将规范钢管混凝土拱桥管内混凝土质量的超声

波检测方法，促进管内混凝土的技术进步和质量改进，推动钢管混凝

土拱桥这种桥型进一步向前发展。

管内混凝土是钢管混凝土拱肋的重要组成部分，其与钢管紧密结

合，共同