摘要：目前，声波透射法是国内用来检测基桩工程的常用方法之一，也是进行无损检测规范当中最为可靠的手段，经过检测后所得结果，通过分析可以了解到基桩完整性。通过声波透射法对基桩进行检测，操作起来比较方便，同时检测数据更加直观与可靠，若检测方式本身精度以及可靠度可以进一步提高，将促使声波透射法在基桩检测领域中得到进一步推广。
关键词：声波透射法检测公路基桩完整性
1检测原理和检测要求
灌注桩成孔之后，再开始浇筑，工作者需要开展被测桩的声测管工作，并固定于钢筋笼之上，将声波发射与接收换能器放在对应的声测管内。在具体的监测过程中，需要确保在管当中，将清水作为耦合剂注满，对发射换能器检测，发射脉冲，当信号穿透桩体混凝土到达接收换能器后，对信号可进行读取，读出其接收波的频率、声速等内容。混凝土中所穿入的声波脉冲信号在传播时，可能会出现折、反、多次绕射等情况，造成信号的部分参数发生变化，如波形频率、振动幅度等，在这样的情况下，所接收的信号里会带有相关传播介质密实缺陷、完整度缺陷等。通过相应的检测设备，分析接收的信号中不同的声参量，并判断出混凝土桩身是否完整，以此更好地了解基桩所存在的问题。
2基桩常见缺陷类型
2.1夹泥
在进行基桩浇灌的过程中，当地层的稳定性差或者由于泥浆比重配备不当时，易使孔壁坍塌，土体进入混凝土，导致桩身局部夹泥，严重的可能出现断桩现象。
2.2断桩
断桩主要表现为声速、波幅和频率急剧下降，波形严重畸变或无接收波形，往往是成片出现，且多个剖面的大致深度范围均存在上述异常情况。
2.3混凝土离析
当混凝土和易性不好、搅拌不均匀、水灰比过大或者灌注过程中导管漏水等原因都会产生混凝土离析。
2.4桩顶混凝土疏松
桩顶混凝土疏松的产生主要是因为混凝土的浇筑的超灌量不足，桩顶部位的混凝土与泥浆混合在一起，形成桩顶浮浆，导致桩顶部位混凝土强度降低。
2.5沉渣
桩底沉渣是在基桩检测中常见的一个问题，导致该问题的主要原因是清孔不够彻底。一是钻孔形成后对孔底的清理不到位，二是钢筋笼下孔后未进行二次清孔。沉渣是一种松散的低声速介质，多出现于桩底。
3声波透射法在基桩完整性检测中的应用
3.1基桩混凝土质量检测
在基桩混凝土质量检测工作中，常用的声波透射检测方法有很多，根据状体内发射换能器布置方式的不同，可具体分为桩内单孔透射法、桩内跨孔透射法以及桩外孔透射法三种，这些方法的检测操作流程差异较大，适用范围也有所不同，在实际应用中需要根据工程实际情况进行选择。其中桩内单孔透射法是基桩工程中最为常见的测试方法，只需将换能器放置在基桩的孔道内，并在孔道另一端内放置接收器，换能器与接收器内侧均放置注满清水的声测管，之后再利用隔声材料将换能器隔开，就可以得到准确的声学参数，其操作相对简单，适用范围也比较广，但由于钢质材料会影响超声波的绕行，而多个孔道则会影响超声波的传播，因此在基桩孔道内存在钢质材料或是基桩中存在多个孔道时，不可采用这一方法。与之相比，桩内跨孔透射法可利用多根声测管对发射器与接收器间的混凝土质量进行检测，不仅有效检测范围更广，同时还能根据实际需求来改变发射器与接收器的位置与角度，从而实现对检测区域的灵活控制，在技术上更加成熟、可靠。但需要注意的是，由于桩内跨孔透射法是通过不同孔道的位置来改变换能器与接收器位置，进而控制检测区域，因此对孔道数量的要求较高，一旦基桩内的可用孔道较少，其检测范围就会受到很大的限制，而在这种情况下，桩外孔透射法具有较大优势。桩外孔透射法通常是以桩边土层中钻孔作为检测通道，发射器可放置在桩顶面出，而接收器则可放置在桩外孔底部，这样一来，即便基桩内已经没有可用的换能器通道，或是基桩上部结构已经开始施工，也同样可以实现基桩混凝土质量的有效检测，因此通常会用于各种特殊情况下的检测工作。但需要注意的是，桩外孔透射法受超声波能量限制大，对基桩长度的要求也比较高，因此在适用范围是比较局限，测试的准确性也容易受到影响。
3.2检测结果分析与判断
声波透射法在基桩混凝土质量检测中的运用主要分为质量检测与结果分析两部分，因此在声波透射检测工作完成后，还要根据检测结果展开分析，判断各种声学参数所代表的缺陷问题，并将缺陷的具体位置确定下来，而在这一阶段，同样有着不同的分析判断方法。一般来说，声波透射法中的判断方法可分为声速判断法、波幅判断法、PSD判断法、频率判断法以及多因素概率分析法几种，不同分析方法所能够判定的质量指标不同，因此在实际应用中可通过对分析方法的灵活选择来进行具体的质量判断。例如，声速判断法是根据从检测结果中的声速特征来分析混凝土介质特性的变化，在其他条件相同的情况下，声速参数越小，则说明混凝土强度越低，反之如声速参数更大，这说明混凝土强度更高，另外，如混凝土配合比、粗骨料含量与性质、温度、湿度等因素同样会对声速参数造成影响，因此声速分析法也可以用于这几方面的质量检测。而波幅判断法则是通过波幅参数来体现超声波在混凝土内传播时的能量变化情况，如波幅参数较高，则说明混凝土质量较好，而如果波幅参数较低，则说明混凝土内部存在低强、离析等质量缺陷，使得超声波在穿过混凝土时波能量被大量吸收。
3.3基桩完整性检测实例分析
以某省北部某在建高速公路为例，探讨声波透射法在钻孔灌注桩完整性检测中的应用方法与效果。该桥左幅1-2号桩，桩长为21.5m，桩径为2.0m，设计混凝土强度为C30，预埋4根声测管。图1和图2为声波检测数据的结果图，1-2剖面桩顶以下12.2m-12.9m范围内声速和声幅剧烈下降；1-3剖面桩顶以下约9.4m-10.4m范围内声速和声幅剧烈下降，均低于临界值，PSD曲线畸变；2-3剖面桩顶以下约9.7m-10.4m及约11.9m-12.7m范围内声速和声幅剧烈下降，均低于临界值，PSD曲线畸变；2-4剖面桩顶以下约9.95m-10.45m及约11.9m-12.7m范围内声速和声幅剧烈下降，均低于临界值，PSD曲线畸变；3-4剖面桩顶以下约9.4m-10.4m范围内声速和声幅剧烈下降，均低于临界值，PSD曲线畸变。
图1：1-2、1-3、2-3剖面声测曲线图
图2：1-4，2-4，3-4剖面声测曲线图
从图3和图4中可以看出，该桩多个剖面的波形异常，且剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；且1-3剖面、2-3剖面、2-4剖面及3-4剖面同时在深度9.4m-10.4m范围内测点的声学参数出现明显异常。
图3：1一23，2一3剖面波列图
综上所述，该桩在9.4m-10.4m和11.9m-12.7m范围内出现层状缺陷，推测存在夹泥层或疏松层，判定该桩为IV类桩。
4结语：声波透射法是一种可靠，直观的基桩完整性检测方法，能通过声速、波幅、PSD曲线快速确定缺陷的大致深度范围。钻孔取芯结果验证了该方法的有效性和准确性。同时，声波透射法的多种检测方式，如扇测、平测相结合，可进行基桩CT像。随着科学技术的发展，仪器性能的改进声波透射法将会得到更好的发展。
图4：1－4、2－4、3－4剖面波列图
参考文献：
[1]戴飞飞，王雪峰，刘晔，王淼坤.基桩声波透射法桩径检测技术仿真与试验研究[J].江苏建筑，2017（06）：83-86.
[2]杨永波，尹中南，张杰，邹宇.用于基桩声波透射法检测的可自由组合的声波传感器组[J].传感器世界，2017，23（06）：51.
[3]陶光智.浅谈桥梁基桩检测声波透射法存在的不足及对策[J].黑龙江交通科技，2015，38（11）：131.
论文作者:崔智鑫,秦勤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：声波论文; 声速论文; 混凝土论文; 剖面论文; 孔道论文; 波幅论文; 参数论文; 《基层建设》2019年第15期论文;