声波透射法检测技术在桩基检测中的实践探讨

蔡思宪 （福建华诚工程研究院有限公司，福建 泉州 362000）

关键字：声波透射法；桩基检测；实践探讨

声波透射法应用于桩基检测具有准确度高的优点，可以检测出桩基是否存在缺陷和缺陷的具体部位，特别是现在建筑施工越来越复杂，因此对于桩基的质量要求更高，桩基关系到建筑施工质量和安全性，且施工具有隐蔽性特点，因此检测存在一定的难度，应该进一步注重加强桩基检测的质量。现在越来越多的建筑工程中使用声波透射法来加强对于桩基的检测，本文就对这一问题展开了具体的分析。

1 声波透射法的概念以及内涵

声波透射法是指通过声波的声时、声速、波幅及主频等的改变来分析桩基桩身完整性的一种检测方法，一般需要提前进行声测管的预埋工作，声测管应该呈现出平行的状态，同时在声测管中注满清水，需要安装收发换能器和超声波发射器，利用超声波发射器发射声波，并且声波能够穿过需要检测的桩基，被换能器准确的接收并且能够根据桩基内部具体情况和质量的不同，呈现出不同的波形或者幅度的改变，从而准确反应桩基的检测质量。声波透射法应用于桩基检测一般检测比较全面，检测结果准确可靠，同时受桩基长度影响较小，缺点是操作过程比较麻烦，需要提前进行声测管的预埋工作，不仅增加了施工难度，同时增加了施工的成本，检测效率也比较低，增加了检测的时间间隔[1]。

2 声波透射法用于桩基检测的具体操作方法和步骤

2.1 仪器设备检测

由于建筑桩基质量对于建筑质量的安全具有重要的影响，因此应该首先对于声波透射法中的检测仪器进行检验，以保证其安装位置的准确性和检测的准确度，一般需要进行声波发射器、换能器和声波检测仪等仪器的检测。首先，声波发射器和换能器应该呈现圆柱状径向振动，同时径向没有明确的偏离，外径应该小于内径，尽量将有效工作段长度控制在15cm 以内，水的压力尽量保持在1MPa，且不应该出现渗水的情况。需要注意的是，换能器的有效工作面长度过长，会对缺陷的结果产生影响，一般会造成缺陷尺寸过大，影响最终的评估结果。同时换能器的谐振频率也会影响到检测结果，换能器的谐振频率越高，对于缺陷的检测结果越准确，因此，在选择换能器时应该根据实际情况选择需要的换能器。声波检测仪应该在接收信号的过程中保信号的连续性，并且能够测量信号的频率和幅度，同时，最小采样的间隔时间应该控制在0.5μs，可以记录声波发射器和换能器的位置[2]。

2.2 声波透射法准备工作

首先应该预埋声测管，需要注意的是声测管的内径与换能器的外径存在较大差异时，会导致声波耦合性误差的增大，而相差过小，则会影响换能器的工作，因此应该使换能器的外径小于声测管的内径，同时尽量保持在10mm左右为适中，同时应该注意声测管的材料材质或者管壁的厚度，能够承受灌注后混凝土的压力，防止出现变形的情况。这也要求声测管需要具有一定的径向刚度，同时声测管的温度系数尽量与土壤的温度系数保持一致，减少混凝土与声测管脱离的概率，声测管应该保持位置的平行，以增加检测的准确度，声测管的数量应该结合桩基的内径进行设置。确定系统的检测延迟时间，一般采用率定法，同时需要在桩顶测量好声测管外壁间的净距离，将声测管注满水后，检查声测管的通畅情况[3]。

2.3 选择检测方法

采用声波透射法主要有三种检测方法：桩内单孔透射法、桩外孔透射法、桩内跨孔透射法。桩内单孔透射法一般只有一个孔道供检测使用，同时当桩内有金属结构时不能够采用此种检测方法。另外桩外孔透射法一般是在桩外的土层中另钻一个检测通道进行检测，但是由于超声波在土壤中传播信号衰减较快，因此对于检测结果具有较大的局限性，同时对于桩长也具有一定的要求。桩内孔透射法是现在建筑工程中经常采用的一种测量方法，一般需要在桩内埋两根或者两根以上的声测管，在声测管中注满清水，由超声波发射器发射声波，并且声波可以被换能器接收，根据波形频率和形状的变化对于桩基进行检测这种方法也是目前被建筑行业广泛采用的一种声波透射检测方法[4]。

2.4 桩基检测中声波透射法的检测步骤

首先，应该将声测管以两根为一个检测剖面进行组合，将声波换能器安置于声测管中，发射与接收声波换能器应从桩底向上保持固定的高度平面进行同步提升，同时声测线间距不应大于100mm；提升过程中应校核换能器的深度和校正换能器的高差，并确保波形的稳定性，提升速度不宜大于0.5m∕s。对于反映检测情况的声波曲线进行记录和接收，同时留意关键的指标，对于存在质量问题的桩身应该进行进一步的复测，从而确定缺陷的具体位置、类型、范围。在对同一根桩进行检测的过程中应该保持电压和仪器参数设置情况相同，加强可比性[5]。

2.5 检测报告的结果读取

结合声测管布置图和获取的声速-深度曲线和波幅-深度曲线，对于桩基的质量进行分析，当出现无声速或者声速低于极限值应该引起注意，并且结合具体的情况进行分析，若出现轻微的异常如波幅降低或者波形出现轻微的改变，则桩身存在轻微的缺陷，若是桩身存在较大的缺陷，如存在断层、局部夹层的情况，则波形出现明显的较大变化，甚至成为一条直线不能出现规律的波形曲线。

3 声波透射法应用于具体的建筑工程中桩基检测的实践

3.1 选择声波透射法的具体方法

一般现在建筑工程中多采用桩内孔透射方法对于桩基结构进行检测，桩内孔透射方法一般检测结果较为准确，同时检测过程中受外界情况干扰较小，因此是建筑工程桩基中首选的检测方法。

3.2 对于建筑工程具体的分析

在建筑工程中采用声波透射法进行桩基检测时，应该对整个建筑的结构有一个详细的了解，如建筑结构的施工高度、施工面积、建筑工程的水文以及地质结构、桩基的数量、对于哪些部分的桩基进行检测等，从而为进行桩基检测打下良好基础。

3.3 根据桩基的情况配置合适的声测管

声测管的安装是声波透射法进行桩基检测的基础，因此应该根据桩基的数量和质量选择合适的声测管，一般要考虑声测管材料、桩基的内径和声测管之间的距离。根据桩内径选定声测管的数量，从而加强整体的检测性，同时需要注意换能管的外径与声测馆内径的距离，保证换能器在声测管内部能够正常进行升降。声测管的埋设数量应符合相关规定：桩径小于或等于800mm时，不得少于2根声测管；桩径大于800mm且小于或等于1600mm 时，不得少于3 根声测管；桩径大于1600mm 时，不得少于4根声测管；桩径大于2500mm，时宜增加预埋声测管数量。

3.4 桩基检测

根据声波透射法的原理和实施路径对于需要的桩基进行相应的检测，同时总结出检测的结果和数据，查看桩基是否出现问题。对于异常的桩基进行进一步的检测，通过与取芯相结合，确定桩基的缺陷类型，从而根据实际的需要采取补救的方案，加强桩基的质量控制，增强建筑工程质量。

3.5 声波透射法的注意事项

一般声波透射法原则上是在桩身混凝土完成后28d以后进行检测是合理的，但是这样容易增加工程的施工时间，延长工期，增加施工成本，因此一般都在混凝土硬化并且强度达到一定的标准后运用声波透射法进行检测，以便于能及早发现施工过程中存在的问题，采取适当的方法进行桩基施工质量的改善。声波透射检测法对于桩基基本上没有损坏，同时混凝土桩基内部存在的缺陷并不会因为桩基施工时间的延长出现明显的改善，因此，在利用声波透射法进行桩基完整性检测时，一般以受检桩混凝土强度的70%以上，且不低于15MPa 时可进行检测。在进行桩基检测的过程中应该注意换能器在水中受到一定的浮力，受浮力的影响在下沉时有可能会出现电缆松弛的情况，导致换能器的位置出现偏差，因此，必须从桩底开始对于换能器进行同步的提升才能够保证检测的准确性。因此，在建筑施工过程中预埋声测管时应该合理分析各个数据和参数，然后保证声测管和换能器的安装准确到位，从而加强桩基检测的准确性。对于桩基检测过程中出现异常的数据应该再次进行复测，应该从平测或者斜侧等角度进行进一步的加强检测，注意平测时发射与接收的声波换能器始终保持相同的深度，而斜测时发射与接收声波换能器应该始终保持固定的高度差。在换能器的提升过程中首先应该根据桩长对换能器进行高差的校正，提高桩基测试的稳定性。

4 结语

随着我国建筑行业的不断发展，建筑工程也越来越多地向高层建筑和智能建筑方向发展，因此，对于施工质量要求越来越高，而桩基的质量对于建筑工程质量有重要的影响，为了提高建筑质量的安全性，应该重视对于桩基的检测，现在建筑行业通常采用声波透射法来加强建筑行业的桩基检测，声波透射法检测结果较为准确，同时对于桩基内部结构基本上不会产生损坏作用，但是会导致施工周期的延长或者施工周期成本的增加。声波透射法需要提前进行声测管的预埋工作，因此在建筑工程具体应用于桩基检测时应该注意各个细节控制，从而提高检测的完整性和准确性。