摘要：超声波无损检测技术在混凝土结构中的运用十分普遍，在岩土工程中，桩基验收工程的正确性符合一般工程标准。超声波检测大多使用波速对比法，PSD分析法与波幅判断法的判断结论给予分析，令桩体出现不足之处，其不足程度能够判定，不足类别不能确定。通过找出超声波检测的优势与不足，提升工程的施工质量。
关键词：超声波无损检测技术；桩基工程；应用
1桩基检测中超声波基本原理
1.1超声波无损检测技术介绍
在路桥工程施工中，经常采用的混凝土桩基施工质量检测方法有高应变法、钻芯取样法、低应变法和静荷载试验法等。
超声波检测（Ultrasonic Testing UT）是指有电振荡器在探头中发射出1 ～ 5 MHz 的超声波脉冲，并射入被检测物内，当射入的声波碰到该物质的另一侧底面时，即会被反射回来被探头所接收。如果物体内部某部位存在有缺陷，射入的声波碰到缺陷后立即会被反射回来的探头所接收，从二者反射回来的声波信号值差别，就可以确定缺陷部位、大小和性质，并有相应的标准或规范判定缺陷的危害程度。如图1 所示。
图1 超声波无损检测示意图
1.2桩基检测中应用超声波基本原理
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。
2超声波在桩基工程无损检测中的影响因素
2.1桩基工程质量缺陷对超声波波速的影响
在对桩基工程进行质量检测时，若遇裂缝、空洞等质量缺陷，由于这些缺陷界面有很大的反射系数。所以，超声波无法在混凝土缺陷界面进行快速传播，其只能沿着混凝土缺陷边缘传播声波与能量，由此会增加超声波传播路径。所以，在超声波无损检测过程中，所需时间要比正常桩基工程所用检测时间长。同时，在对超声波波速进行计算时，由于声波接收与发送端的距离不变，所以超声波的声速会减小。
2.2桩基工程质量缺陷对超声波波幅的影响
当混凝土桩基中出现蜂窝及夹泥等质量缺陷时，其会散射或吸收声波能量，由此会减小超声换能器接收端的声波波幅。对此情况，要在超声波无损检测桩基工程时，以超声波仪器的首波为波幅。在此过程中，为了增强桩基工程超声无损检测效果，要在装满清水的声测管中放置超声检测换能器，以水为超声检测换能器接受声波的耦合剂。由于声速和波幅对超声无损检测质量缺陷的敏感性不同，据此即可判断桩基工程的质量缺陷。
3超声波无损检测技术在桩基工程中的应用
3.1超声波无损检测技术对桩基承载力的检测
超声波无损检测技术对桩基工程承载力的检测大多为静荷载试验法和高应变动测法。静荷载检测法指的是在检测桩基纵向承载力中，桩基顶端增加静荷载，透过检测获得的PS曲线参数特点而认定桩基承载力，以此更加正确的探究出桩基施工质量。可是，因为静荷载检测法需要较久的检测时间，并且具备较高的成本，检测对需要的桩基设计安全系数具有较高的标准，所以较难获取正确的检测结论。高应变检测法属于一种对桩基完善性与单桩纵向承载力给予检测的方式。在检测当中锤重超过桩身重量，通过自由落体的方式对桩基顶端给予击打，由桩基顶端传导的超声波而判定相应的动力系数，从而通过数据对桩基的承载力给予核算及分析。
3.2超声波无损检测技术对桩基完善性的检测
在检测桩基完善性时，低应变检测技术成为最符合的一个方式，这一方式则应当透过对桩基顶端添加较低的振动能量，以此造成桩基基身和周遭土体的共振，在土体共振过程中，通过适宜的仪器与设备对桩基基顶震动的速度给予检测，并且通过超声波振动原理与阻挡理论分析并核算超声波所体现的数据参数，从而分析桩基总体的施工质量与桩基的完善性，评价出桩基施工中的承载力。
在检测桩基的完善性时，还应当通过超声波透射法进行。超声波透射法则通过超声波在混凝土内的传导声学理论，检测传播的声波参数，比如，检测桩基声波传导内的声速、音频、幅度乃至频率，能够辨别出其变化和声波的传导状况，将桩基内混凝土的完善性与持续性乃至断层方面给予正确的分析。通过超声波透射法能够正确判断出桩基不足处和大小状态等因素，以此确保桩基的品质。
4超声波法在桩基检测内的步骤
4.1声测管预埋
在使用超声波法执行桩基检测时，应当在桩基中给予声测管预埋，对桩基直径低于1.5m的状况下，声测管预埋则会为3根左右。假如待检测的桩基直径超过1.5m，则应当最少给予4根声测管的预埋。并且，在选择声测管的材质时，应当挑选螺纹衔接，其使用的声测管内径应当相较于换能器的外径超出1.5cm。在捆扎声测管时，应当使用的捆扎方式尽可能与钢筋笼选择相同的捆扎方式，而且一同确保声测管底端处在封闭状态。
4.2超声波检测应用步骤
选择桩基换能器时，应当依照桩基的直径给予有效的选择，并且设定出适宜的参数，如果设定参数，则无法给予任意改变。并且，还应当确保对同一桩基给予检测时应当确保电压不产生改变。在放置换能器时，应当摆置在声测孔的顶端或底端，并且保证同步同距的转移，依照不同点给予结论的测量和记录。在测定当中，应当随时矫正换能器的位置，应当确保前后测点维持在250mm中。并且，在互为对测当中，发射乃至接收应当实现同步，假如产生不同步的状况，则应当尽快给予改正。对测量点的距离应当控制在0.2至0.5m中，假如发生异常状况，则应当给予加密。检测完成后，应当复测桩基，抽检桩基，并且确保较为稳定的范畴中。
5检测注意事项
5.1声测管漏浆影响
在浇筑桥梁桩身时，由于混凝土存在流动性，会具有较大的压力，如果未解决安装好一些声测管的接头，对此处的水泥浆，声波则会穿透，在范畴中，假如需要检测的不足之处较少，则会显著出现误判的状况。
5.2桩基龄期
对声波检测信号而言，桩基龄期具有较大的影响力。对于桩基检测来讲，桩基龄期中，国家标准通常为14天以后，哪怕时间方面具有问题，桩基检测也必需在7天以后，不达到标准的桩基龄期，在检测当中会相对接受信号比较微弱和波形不稳定的状况。
结束语
在城市建设的迅猛发展中，住宅和其他商用建筑愈发朝着高层和超高层改变，因为上端荷载的显著提高，桩基工程规格与强度也具有较大的转变。身为建筑隐藏工程的主要构成方面，桩基础工程具有较多的影响因素，也具有多种施工质量问题，透过常规检验方法通常较难正确判定桩体不足的类别与出现点。当前，桩基工程的检测方法较多，而超声波检测方法作为目前应用普遍的无损检测方法，在桩基检测中十分重要。
参考文献
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论文作者:王玮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/11
标签：桩基论文; 超声波论文; 声波论文; 工程论文; 缺陷论文; 承载力论文; 检测技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;