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摘要：针对施工过程中进行基桩检测的必要性，介绍了声波透射法的检测原理，通过工程实例说明其在混凝土灌注桩基工程完整性检测中的应用，指明了该检测方法的有效性。
关键词：声波透射法；桩基工程；完整性检测
我们国家的建设工程事业，正在飞速的发展，桩基础建设早已经成为一类非常重要建筑形式。在各类桩基形式当中，混凝土形式的灌注桩，得到了广泛的运用。而因为基桩是一项隐蔽性的工程，而且具有施工程序多、难度大、技术要求高的特征，受到各类因素的影响，极易使此类桩基产生质量上的问题。因而，对混凝土灌注桩进行完整性检测具有必要性。当前，声波透射法是基桩完整性检测中应用广泛的无损检测技术之一。
1声波透射法检测原理
该检测方法可以检测已经预先埋设声测管的混凝土灌注桩身的完整性，判定其缺陷的部位与深度。它的检测原理是根据超声脉冲的发射源在混凝土内部，激发出的具有高频率特质的弹性脉冲波，同时使用具有超高精度的接收类系统，将这一脉冲信号在混凝土内部的传播中产生的波动性进行记录；当其存在间断或者是破损的界面的时候，缺陷的表明形状就会形成波阻抗的界面，使得此类信号在到达这一界面的时候，即有可能产生反射波与透射波，继而降低透射波的传输能量，同时还会产生声波的绕射与散射；按照声波传播的时间及能量的衰减特征、频率上发生的变化，以及声波形状发生的畸变程度等特点，能够得到所需检测区域内，关于混凝土材料密实度的参数值。此类检测可以对不同的检测面，以及高度上的脉冲信号的波动性，通过特殊的处理与分析，便可以正确的判断出所需检测区域内，混凝土在强度特性上的参考值，以及内部缺陷的特征、大小与空间位置。具体的检测原理，如图1所示。
图1声波透射法检测原理图
2声学参数判据
声音的速度在混凝土当中的传播快慢，与混凝土的成形质量，有着直接的关系。通常来说，混凝土本身的强度与成形的质量及声音的传播速度，呈正相关，即强度越大，质量越高，声音的传播速度越快。
声音传播能量的主要呈现方式为波动幅度，而灌注桩的缺陷区域，对于能量传播的吸收及散射的程度就会加重，使得对应位置上的波动幅度数值变低，而且对混凝土的灌注桩的缺陷就会非常的敏感，所以它是一个重要的判定数据。
PSD判断证据是声音时－深度曲线上邻近两个点之间，斜率与测点声音时差之间的乘积。所以，偏离这一乘积值所在的区域，也许就是缺陷所在的区域，应该联系声音的传播速度、声音幅度的变化，从而顺利的实现数据，在综合分析上的判别。当检测的桩材料均匀拌合，构成完整的桩身时，其桩体不存在任何的缺陷，那么所检测到的声波传播速度就应该是相对均匀的状态，而且声波的传播速度，并不会发生相对显著的差异，使得声波传播的速度与幅度高于临界数值，声波形状保持正常的状态。当桩身因为材料的不均匀拌合，以及孔底出现严重的沉渣、裂缝、蜂窝及孔洞等显著的缺陷时，其便会低于临界数值，使得PSD的临界数值变大或者是产生突然的变化，声波的形状出现畸变的状况。
3工程实例
3.1工程概况
某一工程项目的地质状况，从上到下分别是杂填土、中细砂、淤泥、粉质粘土，以及风化程度不同的泥质类粉砂岩。这一项目工程应用的桩型是冲孔灌注桩，根据检测的方案要求，该次需要超声波检测的桩体数量是50根。
按照桩身直径的不同，会预先埋设相应数量的声音探测管，当做是声音换能器的一个重要通道。接受测试的每2根声测管作为一组，在净水耦合的作用下，超声波的脉冲信号会从其中的1根声音检测测管当中的能量转换器内向外发出，在另一根的声音检测管当中的能量转换器，其接收到的信号与检测仪检测出的相关参数，有着直接的关系，而且对其进行存储与采集。能量转换器是由桩体的底部同步的向上提升，然后测定出点与点间之间的距离是0.1m，从检测管的底部到设计桩顶的标高，进行逐点的对应测量，该次检测会遍及到全部的截面，一旦有可疑部位的出现，便对其进行重复、加密的检测，从而明确缺陷的范围及位置。同时，选择其中的两根桩体进行检测，之后分析检测的结果。
3.2实测曲线分析
选择其中的一根工程桩，对其进行曲线测量的实际分析，将其编为1号桩，它的桩体长度是26m，通过检测得到声学的参数曲线图和波形图，如图2～3所示（选择分析2号桩体）。
图2声学参数曲线图（1号桩） 图3 波形图（1号桩）
根据对图2的分析可以知道，在桩体长度的范围之内，声音传播的速度相对稳定，其均值是4.701km/s，异常的临界数值是4.346km/s，标差是0.133，而声波的幅度标差则是3.000。按照PSD曲线，图示的桩体曲线不存在较大的突然变化状况，其声波形状的变化较为均匀，综合能够获得这一桩身的结构相对完整。
同理，对图4当中的2号桩的声音检测管，所需要的声波检测学的参数曲线，以及图5显示的波列图能够看到，2号桩的长度是13.2m，通过声音检测其在6.9～7.9m的深度范围之内，声音传播速度的数值处于（1.264～2.460 km/s）区间内，小于临界数值的4.001km/s，声音的传播幅度显著小于临界数值的90.400，该曲线出现连续性的突然变化，相应的在深度的范围之内，其声波形状波产生了显著的畸变情况，声波形状模糊且缺乏条理性。按照声学的参数进行判断与甄别，加之波形图存在的异常，能够判断确定出这一位置也许会产生较大面积的桩体缺陷。综合上述两根桩体的检测结果，对其检测数据进行汇总，可以得到表1当中的数据。
3.3检测结果分析
为保证结果检测的精准性，应用基桩钻芯方法，对2#桩的缺陷程度进行验证，发现其在6.9～7.9m的深度存在胶结差、松散的情况，而且粗、细骨料之间分离，桩体的完成质量水平较差，如图6所示。据此能够发现上述的声音波段的检测分析和钻芯的验证结论相同。
图6实桩图
灌注桩所使用的混凝土和诸多的声学参数，即便有着趋于平稳的关系，然而也不是绝对的平稳，还会受到各类因素的影响。超声波在传播的速度方面，会受到灌注桩原料的影响。所以上述都会对检测的结果因素产生影响；声波的幅度变化是其传播能量的呈现方式，此类桩体的缺陷区对于声音传播能量的吸收，以及散射的程度会明显的加大。所以缺陷处的形状、位置、连通性等状态，都会对最终的检测结果，产生较大的影响；另外，人为的操作如在测试的过程当中拉绳的稳定性、速度和仪器本身的稳定性，都会对测试的结果产生影响。
4结论
综合以上论述，基桩的整体质量检测，可以有效的保证基础工程的安全性，而且在检测桩身完整性的同时，声波的透射法检测，是一类非常重要且有效的方式。与此同时，应用多样化的检测方式可以进行相互之间的检验，从而能够得到精准率更高的数据检测结果，从而为验收隐蔽工程，提供重要的保障。
参考文献
[1]陈凡.《基桩质量检测技术》
[2]钟会生.基于声波透射法的灌注桩检测技术应用改进研究 [3]王宏波.声波透射法桩基检测应用研究
[4]刘会会，田普，崔世林.声波透射法在基桩检测技术中的应用
论文作者:胡能坚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/12
标签：声波论文; 声音论文; 混凝土论文; 缺陷论文; 这一论文; 桩基论文; 数值论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;