摘要：随着中国国民经济的健康和谐发展，国家对交通基础设施领域的投资力度不断增大，数以万计的高层建筑、厂房、桥梁、港口码头等工程建设项目投入建设。桩基础已做为一种重要的基础形式，被广泛应用其中，尤以混凝土灌注桩被使用的最多。然而桩基工程属于隐蔽工程，具有施工程序多、施工难度大、技术要求高的特点。因为地质条件、施工工艺、机械设备、人员操作、作业条件等因素的影响，容易使得混凝土灌注桩出现质量问题。而且桩基质量的好坏直接关系到整个工程的安危，所以桩基质量检测至关重要。
关键词：桩基检测；数据分析；超声波法；应用原理
前言：混凝土桩基础是由多根混凝土桩加上承台形成的整体，其在整个桥梁结构中起着重要的荷载承载作用。通过将桥梁上部结构中的巨大荷载传递至下部土层中，以此为混凝土桩基础提供安全保障。通常情况下，混凝土桩基础的质量与整个桥梁结构的质量、耐久性密切相关。
1 超声波透射法检测检测基桩的历史
在20世纪60年代，混凝土超声检测技术运用于工程检测当中。后来，通过人们对超声检测技术的不断探索与研究，超声检测技术迅速升温，检测中应用的范围和程度有了不断的扩展，从地上的混凝土检测扩展到地下的混凝土检测，从小体积的构件检测扩展到大体积的构件检测，从单一对混凝土的测量强度检测扩展到测量厚度、测量裂缝、测量缺陷，从开始的1m扩展到20m，如果在施工中加上辅助装置，就能达到人们想要的深度。计算机的应用与发展，使的超声检测自动、分析一体化以及对数据的研发、处理、分析、判断技术的准确性、可靠性及时间与之前相比有了迅速的提高。也得到了建筑、交通、水利、铁道等各种混凝土工程的的广泛应用。
2 桩基检测中超声波基本原理
我国大部分桩基结构制成材料都是非均匀的，其组成部分较复杂，少数还会出现疏松等状况，这种特性会降低桩基声阻，使检测难度增大。声波是一种弹性波，如果把组成部分复杂的桩基看作弹性体，那么声波在桩基中的传播必然会遵循一种特殊规律，这是能在桩基检测中使用超声波的理论依据。使用透射法检测桩基的步骤如下：第一，在需要检测的桩基中提前埋下检测管，将检测管当作超声波重要通道，另外还需在检测管中添加适量水，作为检测时需要的耦合剂。第二，所有准备工作全部结束后，在检测管两端放置检测仪器探头，发射探头将脉冲发出后经过桩基由接收探头进行接收，详细记录脉冲经过桩基频率、时间、波幅变化、波形等，为之后处理和分析工作提供可靠数据。超声波在传播过程中，脉冲强度会被桩基各个组成部分干扰而发生某种变化，如衰弱、吸收、散射等，故此所收集的数据也会出现相应变化。超声波检测法主要是以这些数据作为参考依据，依靠多种分析方法，准确判断桩基完整性、是否存在缺陷、质量是否合格等，进而给出最终评定结果。
3 超声波法在桩基检测中的应用概括
3.1 超声波的传播速度
超声波的传播速度在混凝土当中随着混凝土情况的不断变化而变化，因此混凝土当中存在缺陷的话，就一定会对混凝土的传播速度造成一定的影响，使得声速发生一定的变化。具体表现在，基桩内混凝土的强度和弹性模量越高，混凝土内部就会越密实，与此同时声速传递的速度也就越快，那么声速就越高。若在超声波检测中发现某处的声速要比正常混凝土面处的声速低，则该处的基桩混凝土内部存在缺陷，因为混凝土中的声波到达缺陷旁边的时候，会随着缺陷的大小发生绕射现象，所以传播回混凝土中的时间就会变长，接收到的速度会变慢。
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3.2 超声波无损检测
采用超声波检测仪进行超声无损检测时，其工作电压、低通频率、高通频率、检测采样长度、声时精度、接受灵敏度参数分别设置为800V、500KHz、4500KHz、16K、0.1μs、≤25μs。同时，配备压电陶瓷式换能器（d=4cm），当8个混凝土桩基础试块制作成型7d、14d、28d后进行超声波无损检测。检测结果显示，1号、2号试件在超声检测时声时最小，声幅最大，声波传递最为集中，由于该试件在检测时超声波能量散失少，因此试件最为密实。而5号试件虽然在超声无损检测过程中所用声时少，声速大，但由于其内部存在细微空洞质量缺陷。因此，声波在传递过程中会有一定的损失，由此说明5号试件外表密实，内部存在质量缺陷。按照超声传播原理，疏松型试件在超声检测时声波会在内部散射。故一般情况下，内部存在孔洞质量缺陷的试件，其声幅较小，3号、4号及6号试件在超声无损检测时，声速小，所用声时大，声幅小，且声波能量散失最为严重，由此表明该混凝土桩基试快结构密实性较差。此外，试件7和8在检测时，声波传递分散且不连续，声时最大，声速和声幅最小，由此说明试快内部存在夹层或分层等质量缺陷，阻碍了声波的连续传递。
3.3 提前埋下检测管
提前埋下检测管是使用超声波检测桩基的第一个步骤，按照桩基规格决定检测管埋设数量，如桩基规格小且直径低于1.5m，那么需要提前埋下检测管的数量一般为三根左右；如桩基规格大且直径高于1.5m，需要提前埋下检测管的数量应超过四根。此外，对检测管类型进行选择时，应考虑检测管材料与桩基成分是否会发生某种反应，在条件合理的状况下，需尽可能选取金属材质的检测管。在连接两个相邻检测管时，需应用“螺纹法”，还应确保检测管直径超过换能器且高于1.5cm。捆绑检测管应选择钢筋笼，同时保证完全封闭检测管底端，检测管管口需超过桩基且高于30cm，还应放置盖板。
3.4 波形的变化情况
所谓波形是指在屏幕上显示、接收到超声波的形状。当超声波在基桩混凝土传播过程中，碰到基桩混凝土内部的缺陷时，超声波会绕射、反射或传播路径的复杂变化，各类波相继达到接收的换能器，它们的频率与相位各不相同，这些超声波的叠加会使波形产生畸型变化。因此，对接收超声波的波形分析有助于对基桩混凝土内部缺陷的准确判断。鉴于波形的变化受各种因素的影响，目前在检测时对波形的判断只能靠检测人员的检测经验来观察、记录和判断。在经过多个工程的超声波检测，我们还发现通常所用的纵波换能器所发射的超声波不仅有纵向超声波的成分，也有横向超声波成分。即便是较纯的纵向超声波，在通过基桩混凝土内各声学界面后，也会有一少部分纵向超声波转化成横向超声波。因此，接收到的一串超声波的波形中，既有纵向超声波也有横向超声波。若邻近基桩的桩顶表面检测时，还会有表面超声波。但是，由于横向超声波与表面超声波传播速度要比纵向超声波慢一些，所以在首波之后一定时刻才出现并和纵向超声波的后续波叠加在一起。
结语：综上所述，检测桩基特别是检测混凝土等介质不均匀的桩基时，超声波检测法具有操作性强、准确度高等优点，在现实检测中得到广泛使用。现今，随着桩基检测技术快速发展，超声波检测法越来越成熟，操作也更得心应手，能为桩基质量控制和检测提供技术依靠。超声波透射法检测基桩混凝土质量依靠着检测结果判断准确的优点，得到了大家的广泛认可，作为我们检测人员来说，需要不断的探索与研究，把基桩超声波透射法检测技术做大、做强。
参考文献：
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[2] 王述红，张鑫，赵振东等.声波透射法检测大直径灌注桩试验研究[J].东北大学学报（自然科学版），2011，32（6）：868-870.
论文作者:王秀芬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/8/6
标签：桩基论文; 超声波论文; 混凝土论文; 声波论文; 声速论文; 超声论文; 波形论文; 《基层建设》2018年第18期论文;