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摘要：道路桥梁的建设能够反应一个地区的经济水平，近些年来，我国相继建造了很多高难度的桥梁，而桥梁建设中，桩基施工质量的好坏，直接影响到桥梁的整体安全，因此桩基检测显得就尤其重要。但桩基检测的方法很多，如声波透射法、高应变动测法、低应变动测法、钻孔取芯法等等。而声波透射法有其独特的特点，成为混凝土灌注桩桩身完整性检测的一个重要手段，在工业民用建筑、水利工程、交通桥梁工程和港口航道等建设领域中得到广泛应用。
关键词：桥梁、桩基检测、声波透射法、探讨
桥梁工程在工程建设中可谓是造价高、难度大，故有‘金桥银路铜建筑’之说，而在桥梁施工中，桩基是桥梁主要承重结构，其质量的好坏，直接决定桥梁使用的长久和安全。而桩基又属于隐蔽工程，要想控制其质量，就必须从源头抓起，比如地质勘测、桥梁设计、现场施工、现场检测、后期使用等环节，下面就现场检测环节展开讨论。
一、声波透射法的含义及检测原理
声波透射法是指施工过程中事先与钢筋笼绑定在一起的声测管之间发射并接收声波，通过测得的声波在灌注的混凝土中传播的声时、频率和波幅衰减等参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的一种方法。
声波是弹性波的一种，如果把灌注的混凝土作为弹性体，那么声波在灌注的混凝土中的传播就是一种弹性波，从发射探头发射的声波通过水的耦合传送到测管，然后再在混凝土介质中传播后，到另外一个测管的接收端，再通过水的耦合，最后传送接收的探头。因为水这种介质没有剪切弹性，只能纵向传播，所以超声波测桩是纵波分量的原理。
探头发射的声波会在发射点和接收点之间形成较为复杂的声场，声波会沿着不一样的路线传播，最后到达接收点，它们所需的时间都是不一样。但是在所有的传播线路中总有一条路径，声波所用的时间最短，接收探头收到这个声波时，形成信号波形最开始起跳，一般情况下，如果桩身出现断桩、混凝土离析等缺陷时，即混凝土介质的连续性遭到破坏，这样会使声波的传播路线变得更为复杂，声波将避开缺陷传播，其传播路线将会变大距离，最终导致声时延长，而此时计算出的波速就会降低；而当桩身比较完整时，可以初步判定这条路线就是发射探头和接收探头的最近距离。而最开始对应的声时减掉声波在测管和水当中的传播时间和测量仪器的延迟时间，最终可以得处声波在两个声测管混凝土介质中传播的实际声时，并且可计算出所对应的声速。另外，由于混凝土的声阻抗远远大于空气和水的声阻抗，声波在混凝土介质传播的过程中，碰到裂缝、蜂窝、空洞等问题时，在缺陷范围会发生反射和散射，声能就会减弱，因此接收信号的波幅就会显著降低，频率显著变小。还有就是通过或绕过缺陷传播的脉冲信号和直接到达波信号之间存在声程和相位差，叠加以后会相互干扰，引起接收信号的波形发射特殊的变化。根据以上内容得出总结：当灌注桩桩身某一范围如果有缺陷时，接收到的声波信号就会出现振幅减少、波速降低、波形异常等一系列特点。
二、声波透射法的适用范围、目的及特点
该方法主要用于事先在钢筋笼上绑有声测管的灌注桩桩身的完整性检测，判定桩身缺陷位置及类型，判断其类别。它的优点是检测范围可覆盖全桩长的各个检测剖面，检测全面细致，信息量大，准确性高，可定量分析出桩身缺陷的大小和确切部位；现场操作不受场地、桩长、长径比的限制；操作简便、工作进度快；缺点就是需要提前埋置声测管，给施工带来不便，还增加成本，现场检测耗费时间较长，效率较低。
三、声波透射法操作时的准备工作
1、仪器必须标定，确定仪器系统延时时间。
2、计算声测管及耦合水层声时修正值。
3、检查声波检测仪电量， 确保满足需要。
4、调查并收集桩基资料，如桩基尺寸、成桩工艺、设计参数、混凝土参数、声测管数量等信息。
5、检查换能器，保证能在全程范围内顺畅升降。
6、记录桩基相关信息，设置各参数。
四、现场检测步骤
1、首先检查声测管是否通畅，是否可以测到桩身底部；
2、在桩顶对所有声测管进行编号，然后两两组合测量其外壁间净距离，精确到mm，并进行记录；
3、把所有声测管灌满清水，确保管底无沉淀；
4、将超声波发射与接收换能器放到声测管底部位置，并核对深度，使得保持同一高度；
5、将超声波发射与接收换能器保持一样高度然后一起进行升降，记录步距应控制在25cm。
6、做到实时显示并记录接收信号的时程曲线，实时读取波峰值及周期值，并显示频谱曲线；
7、对于桩身疑似缺陷的部位，要进行重复测试。
8、对于参数异常的点需要采用加密测试、斜测、扇测等细测的方法进一步检测，这样既可以验证普查的结果，也可以进一步确定异常部位的范围，为桩身完整性类别的判定提供可靠的依据。
五、注意事项：
1.声测管埋设要求：
声测管应选择声透性好，便于安装的材料；为了防止施工过程中的变形断裂，应选用强度高的金属管。首先，内径应大于换能器外径15mm;其次，声测管必须在底部密封完好，防止漏水、顶部必须盖起来，防止有东西掉进管内；声测管连接的地方必须平顺，防止出现卡管；声测管管口需要高出桩顶一定的高度，并且所有声测管高度要一样，避免出现误差；再次，桩身施工时，声测管要相互平行，保持各管距离相等；最后，声测管的数量要满足要求，当桩径小于或等于0.8m时，不少于2根；当桩径大于0.8m小于或等于1.5m时不少于3根；当大于1.5m时要埋设4根。
2.声测时应满足下列规定：
2.1平测时将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两个声测管道中的测点处，始终保持相同深度（图1）；斜侧时，始终保持固定高差，切两个换能器中点连线即声测时的水平夹角不应大于30°（图2）。
2.2检测过程中，应将发射器和接收换能器一起上下，间距不应大于20cm，并应及时核对换能器的深度一直保持在同一水平面。
2.3对于每条声测线，应实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波幅值，当需要采用信号主频值作为异常点辅助判据时，还应读取信号主频值。 2.4进行混凝土灌注桩完整性检测时，两两声测管结合组成一个检测面，需要分别对所有的检测面均完成普测。
2.5同一检测桩的每个检测面平测或斜侧过程中，声测线间距、声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。
2.6平测时，为防止累计误差，应及时校准。最后测到桩顶时，再把探头提出管外。看三个探头是否在同一高度，若发现有误差，应重新测试。
图1 图2
六、缺陷判断及结果判定
进行桩基检测，对其质量进行判断的主要内容包括桩身混凝土强度、桩身混凝土均匀性及桩身混凝土是否存在缺陷以及缺陷位置、大小、性质。其中对桩身混凝土缺陷的判断是最为主要的内容。对桩身混凝土缺陷及范围进行判定，主要是以声速临界值、波幅临界值及PSD值进行确定的。
目前我国的超声仪设备都采用专用处理软件进行波速、声幅、PSD计算，并通过自动分析软件，将测量参数计算并绘制这些参数随深度变化的曲线图，这样就可以判断桩身存在的缺陷位置和范围，估算缺陷的尺寸，可以在深度及声速图中，十分明显地发现低于临界值测点等，并按规范对基桩进行完整性分类。因此本文就不再对详细计算作一一阐述了。
判定标准：
类别特 征
但是在超声波检测过程中，也会存在一些影响因素，如地质含水量、声测管布局及安装问题、混凝土龄期等。为了确保判断的准确性，宜采取综合判断法。以声速值获得低于临界值的异常点位置及深度，并结合PSD值大小进行判断；进行波幅分析，找出异常部位；以斜测资料与细测资料为基础，判断缺陷范围；根据缺陷在桩基上的位置，综合分析其施工工艺及参数，判断质量缺陷的性质。
七、检测报告
检测报告一般应包含以下内容：工程名称、委托方名称、检测单位，建设单位、勘察单位、设计单位、监理单位及施工单位，检测依据，检测数量，检测日期，受检桩的桩号、桩位、检测数据，检测结论，检测人员、复核人员等。
参考文献：
1、交通部 《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01---2004 人民交通出版社。
2、交通运输部 《公路水运工程试验检测专业用书》 人民交通出版社。
3、中华人民共和国住房和城乡建设部 《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014 中国建筑工业出版社。
论文作者:常晓霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/9
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