摘要：相关数据表明，在桩基施工时，发生质量相关缺陷的概率超过20%，影响桩身的完整性和单桩的承载能力，导致工程建设进度和结构物的安全受到极大影响。为此，建设单位必须高度重视桩基的质量艰涩，对桩基中存的安全隐患与危害加以正确找出，有效地利用超声波透射法检测并判断桩基的缺陷，进而确保工程建设的顺利开展。
关键词：桩基完整性检测；超声波透射法；应用
1超声波透射法概述
1.1工作原理
超声波透射法的原理主要是通过在桩的一侧发射探头把电能迅速转化成声波等机械能，利用探头发出的超声波可穿透混凝土桩的性质，在混凝土桩的另一侧，用接收探头接收超声波并将超声波还原处理成电信号同时做放大处理到可在示波器上清晰显示的程度，数码显示器可清晰显示声波的历时并将打印数值。结合所探测的混凝土厚度、发射与接收探头的距离及超声波脉冲发出与到达时间，可以计算得到超声波在混凝土桩内的传播声速。利用计算得到的超声波声速可以对桩身混凝土的质量进行直接判断，得到的超声波波速越大说明混凝土越密实；声速越小则说明混凝土越松散，或是声波脉冲传输路径中存在缺陷，如孔洞、裂缝、离析等。通过这一方式能够对桩身混凝土的完整性与质量加以较好的检验。超声波透射法检验桩身质量的主要内容是将测管预埋在桩身中并将测管的下端口密封。利用声波投射法进行测试时，首先把耦合剂（通常采用水或机油）灌入管内并充满，随后将超声波发生探头和声波接收探头分别放置在预测管内不同高度，保持一定的高度差。测试中保持2个探头同时下降或上升。测试可以选择自动法或者手动法，若选择自动法，则需要将声波探头沿桩长提升或下降1次；如果选择手动法，则需要在探头提升一定距离后进行1次检测，以取得波速沿桩长的变化曲线。在正常混凝土桩中声波的传播速度是：3200-4000m/s，如果传播过程中遇到的混凝土存在一些缺陷，那么声波就会出现衰减的情况，有些声波会跳过缺陷传播，这就在一定程度上延长了传播时间，使波速减小，这种情况可称之为漫射现象。如果传播过程中遇有空洞的空气界面，就会出现反射和散射，这会减小超声波传播的波幅。导致混凝土无法连续的这些缺陷最终导致声波的传播路径复杂化，波形畸变。因此，超声波在存在孔洞、裂缝等缺陷的混凝土中传播时，则超声波波幅会较正常波幅大幅减小，声时会加大，波形发生畸变情况。
1.2可行性分析
如果桩基附近存在较大的阻碍，则桩基的反射信号将无法进行较好的传导，这就使桩基的反射信号大幅减少，甚至会使得反射信号抵消，进而影响桩基的检测效果。同时，在桩基检测过程中，因为缺陷变异性变化并不是比较显然，这就无法较好的在检测上加以呈现。但是超声波透射法可对不同区域的区域加以细致地划分，并对缺陷的范围、位置及程度加以充分掌握，然而，由于埋管本身客观条件的限制，通常管底与桩底之间会留有10-15cm的距离，因此该方法主要侧重于对桩身混凝土的完整性进行分析、缺陷程度，难以判断出桩底混凝土、桩底沉渣和持力层的接合状况。
1.3关键技术
1.3.1智能采集系统
CT智能采集系统相比于以往采集系统的主要优势是在克服了以往采集系统中存在的诸多缺陷的同时实现了换能器的一发多收，使测线定位更加智能化。这样的变能器仅一个压电环，把多个压电环加以串联，就能够接受多个数据，这就使得数据采集工作的效率大幅提升。
1.3.2CT成像系统
智能化桩基超声波CT检测系统中最为关键的一部分是CT成像，其可获取多种数据加以正演、反演，从而获得路径、波速，让其转变成二维速度进行分布。
1.3.3智能自判系统
超声波CT检测仪的原理是将所采集的波形数据分类后并把其转换成标准波形，再对具有相应连续性的数据点平均化，这样一旦有突变情况发生，就能够精确判定为声波到达此采集点的声时。其中平均化的目的在于具有滤波效果，让其可较好地适用于大规模运算中，并能够极大程度的提升检测的工作效率和检测的精确度。
2基桩常见缺陷类型
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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超声波透射桩基完整性检测
3.1声测管
(1)材料与尺寸
声测管必须具备足够强度，在施工中不得产生变形，以金属波纹管与塑料管最为常用，因塑料管自身温度系数和混凝土存在很大差异，所以在混凝土不断凝结时，塑料管会和混凝土间产生裂缝，对测试结果造成影响，产生误判。此外，混凝土硬化时还会放出大量水化热，且钢筋笼吊装时产生很大的作用力，为避免声测管发生变形，对检测造成不利影响，需在实际工程中考虑具有较大刚度的金属波纹管。为使换能器可以正常的上下移动，对于声测管直径，一般大于换能器10mm，通常在35-50mm范围内。
(2)声测管埋设
声测管的埋设数量根据桩径确定，按检测规范，声测管埋设数量和桩径之间的关系如表1所示。
表1 声测管埋设数量和桩径之间的关系
声测管的布置应完全对称，而且应保持平行。两根声测管可以形成一个完整的侧面。
3.2检测时间
对混凝土而言，它是一种和龄期有直接关系的材料，伴随时间不断延长，混凝土强度持续增加，同时受环境及气候等因素的影响相对较大。为实现信息化施工，及时发现潜在问题，而又防止由于强度过低对测试结果造成影响，产生误判。通常要求在检测时混凝土强度必须达到70%，同时不得低于15MPa。根据以往工程经验，检测开始时，龄期要达到14d以上。
3.3检测方式
(1)桩内单孔透射
桩内单孔透射钻芯取样完成后，当仅有一条孔道可供超声检测时，为对周围混凝土进行测定，需将这一方法作为常规钻芯检测重要补充。这一情况下，将换能器放到孔内，使用专门的换能器进行检测。
(2)桩外孔透射
桩外孔透射此方法是因为桩基的上部结构完成施工，或桩内未预留声测管，无法在桩孔内放置换能器实施检测，于靠近桩身外侧的土层进行钻孔，然后在桩顶处设置平面换能器，孔道中安放另一个换能器，不断慢速提升这一换能器，以测试数据变化为依据，对桩身质量进行判断，由于土层中超声波的衰减速度相对较快，故此方法仅可在短桩中使用，且只能判断是否存在断桩与夹层等较为严重的缺陷。
4结语
在我国建筑行业中超声波透射法属于桩基检测中最为普遍的检测手段，对于这项技术的应用，相关人员必须细致分析、全面了解、准确使用，从而将这一技术在桩基质量检测中的作用加以全面发挥，取得较为理想的效果。
参考文献
［1］张炜熠，高志民，王繁兴．超声波透射法在桩基完整性检测中的应用研究［J］．山西建筑，2017，43(27):59－60．
［2］潘慧明．超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的试验研究［J］．西南公路，2016，(1):47－51．
［3］潘慧明．超声波透射法在桥梁桩基完整性检测中的应用［J］．交通科技与经济，2015，17(6):101－105．
论文作者:陈克海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
标签：混凝土论文; 桩基论文; 超声波论文; 声波论文; 缺陷论文; 声速论文; 完整性论文; 《基层建设》2019年第12期论文;