周良
广东建粤工程检测有限公司
摘要：桩基施工不确定因素多及施工难度大，在施工时容易存在安全隐患。而基础质量的优劣，关系到整个建筑物的安全可靠性。基桩完整性检测是基桩质量的评判方法，而检测方法有很多，超声波透射法是其中一项，具有操作方便、简单、快捷的特点，应用广泛。本文根据主要就超声波透射法在桩基检测中的应用进行了分析。
关键词：超声波透射法；桩基检测；应用
前言
采用声波透射法检测桩基，是将超声波脉冲发射换能器、接收换能器放置于预先埋置在桩基内部的声测管中，通过在声测管中注入清水实现换能器与声测管的耦合，达到检测桩基的目的。采取发射换能器与接收换能器水平同步测量，分别采集各测点声时、波幅等物理量。声波在混凝土中传播的速度有一定的范围，如果声波在传播的过程中遇到缺陷（例如密实度差、夹泥、裂缝、断裂等），则声波会在传播速度较慢的介质中通过或者绕过缺陷，因此声波会产生衰减，延长传播时间，增大声时，波形畸变，波幅减小，计算声速降低，通过利用超声波在传播过程中的声学参数的变化状况，能够对桩基混凝土的质量进行分析和判断。超声波透射法在检测桩身质量时，需要在桩基中埋入相应根数声测管，将超声波发射探头、接收探头分别放置在两根声测管中，由超声波发射探头发射超声波，由接收探头接收超声波，用超声仪测出超声波在桩基中的传播速度、传播时间、波幅等，以此对桩身结构的完整性进行分析和判断。超声波透射法偷偷农场适用于桩径超过 60cm的混凝土桩，如果桩径相对较小，检测管和声波换能器的声耦合，将会产生较大的误差，影响检测结果的准确性。
1.超声波透射法的局限性和注意事项
1.1超声波透射法的局限性
声波透射法测试桩基主要是通过声测管内放置探测探头方式实现桩基完整性检测，声测管一般在钢筋笼的内侧，实际检测的范围是每2根声测管之间的混凝土质量，而声测管外侧就成为检测的盲区，在实际工程上，当桩基钢筋保护层厚度不足时，虽然对声学参数会有一定的影响，但这种缺陷往往测试不出来。同时也应该注意声测管本身存在的缺陷和声测管局部包泥或者异物包裹声测管使声测管与桩身混凝土不能直接接触耦合，造成声学参数异常，该种现象可以通过斜测和扇形扫测的方法予以解决。另外，在桩基检测前需要确定声测管内灌注的水为清水，因为如果水质浑浊，会导致混浊物下沉至管底，仪器探头处于泥质中，这样会造成接受声波的衰减，会对结果的评判产生一定的影响。另外，需要注意的是，声波透射法是一种无损检测方法，是通过间接的参数来推断实体质量，实际工作中难免会出现分析判断的不够全面、准确，所以对桩基结果的评判要结合工地现场的实际情况综合分析，出现疑似缺陷时要结合其他方法和技术手段进行验证。
1.2超声波透射法检测注意事项
（1）注重对声测管的保护。在施工中做好声测管的保护，防止声测管遭到破坏，否则会导致仪器探头卡住无法顺利放到桩底或砼、砂浆、土块等进入声测管造成堵管。施工和养护时都必须在声测管口加盖，一是防止异物落入造成堵管影响检测；二是杂质混入后会使换能器耦合出现问题，测试时波幅会因此出现异常，给整体分析带来干扰。（2）注重施工过程中的细节。施工中清孔不到位、砼供应不及时造成浇筑过程间断、浇灌过程中孔壁渗水甚至漏水等情况是造成桩基缺陷的主要原因，这些情况特别容易造成桩基出现桩底沉渣过厚、裂缝、桩身砼离析等情况，将严重影响桩基承载力。
2.超声波透射法在桩基检测中的应用分析
2.1 准备工作
准备工作主要包括两个方面：
（1）声测管的预埋施工。在利用超声波透射法进行桩基检测之前，需求先在桩基内预埋声测管，如果桩基直径超过1.5m，则应该在桩身埋设4根声测管，如果桩基直径小于 1.5m，则应该在桩身埋设3根声测管。为了保证测量结果的准确性，则应该尽可能的采用金属管，并采用螺纹连接的方式进行声测管的连接，声测管的内径必须超过换能器的外径（通常超过 1.5cm）。声测管通常采用和钢筋笼一起绑扎的方式，为了防止杂物进入声测管，则应该对神测管加封口盖。
（2）检查仪器设备。为了保证桩基质量检测结果的准确性，则应该在检测之前对超声波透射法应用的所有仪器设备进行检查，保证所有的仪器设备能够正常的运行。超声波透射法所需要的仪器设备包括显示系统、换能器以及声波测试仪等。
2.2采集方法的选择
通常情况下，超声波透射法检测时先采用平测（即将发射换能器和接收换能器置于同一平面进行同步升降测量），根据JGJ106-2014规定当平测时的步距不应大于100 mm，提升过程中，应校核换能器的深度和校正换能器的高差，并确保测试波形的稳定性，提升速度不宜大于0.5 m/s，过快易发生漏波和畸形波。当发现波形有局部异常时，首先加密测量减小步距进一步确定缺陷大小及位置并防止因仪器原因出现误测，可将步距调整为50 mm进行重测。在确定存在异常及其竖向位置后，应采用扇形扫测、交叉斜测、CT影像技术等方式，进行复测和加密测试，确定缺陷的空间分布范围，排除因声测管耦合不良等非桩身缺陷因素导致的异常声测线。采用扇形扫测时，两个换能器中点连线的水平夹角不应大于40°。各种扫描测试方法见图1所示（T：发射探头，R：接收探头）。
图1 超声波透射法采集方法示意图
2.3实测成果分析
根据选取某一墩台的2个桩基1号桩和3号桩（桩径1.5 m）超声波检测的6条声测曲线进行阐述。
通过对比表2中3个剖面的各声学参数及波形情况可知：A-B剖面37.1～38.1 m、47～48 m波速低于临界值，波形明显畸变，且对应深度异常声测线纵向连续分布；A-C 剖面 36.9～38.1 m，47.8～48 m波速低于临界值，波形明显畸变，且对应深度异常声测线纵向连续分布；B-C 剖面37.1～37.9 m，42.2～42.9 m，47.2～47.9 m 波速低于临界值，波形明显畸变，且对应深度异常声测线纵向连续分布。可见3个剖面在深度 37.1～38.1m之间均见纵向连续分布异常，说明在一个深度横向分布的剖面数量为100%，大于50%，根据规范JGJ106-2014可得3号桩满足IV类桩第一个条件，可定为IV类桩，为废桩，必须补桩。
3.结语
综上所述，通过超声波透射法的波形可以很直观地判断桩身是否存在缺陷及其所在大致位置。采用超声波透射法检测时，发现某一段的声参量异常时，可采用加密平测、或斜测、或扇形扫测的方法，检测出缺陷所在的详细部位，并根据波形判定缺陷的性质。在许多建筑工程中超声波透析法都得到了越来越广泛的应用。
参考文献：
[1]JGJ 106-2014，建筑桩基检测技术规范[S].
[2]杨晓强.某桥梁工程基桩超声波透射法检测研究[J].山西建筑，2011（32）.
[3]吴波.超声波透射法在检测灌注桩桩身质量研究[D].上海：同济大学，2008.
[4]杨永亮.超声波透射法在基桩完整性检测中的应用[D].武汉：武汉理工大学，2012.
[5]张磊.超声波透射法与低应变反射波法在基桩检测中的对比研究[D].西安：长安大学，2012.
论文作者:周良
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/27
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