超声波法在桩基检测中的应用

超声波法在桩基检测中的应用

郝林海

中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北省宜昌市443000

摘要：超声波检测技术具有体型轻便、操作便捷、不易被外界因素干扰、反应灵敏、检测准确率高、安全性高等特点，是目前桩基检测中常用的一种新型检测方法。随着桩基检测仪器或设备不断更新，检测技术也逐渐迈进高效化、先进化领域，超声波的广泛使用，使检测技术达到深层检测的高度，为工程顺利、安全的实施提供技术支持。

关键词：超声波法；桩基检测；应用

1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超声波在混凝土桩基础无损检测中的影响因素

2.1混凝土桩基础质量缺陷对超声波波速的影响

在对混凝土桩基础进行质量检测时，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，所需时间要比正常混凝土桩基础所用检测时间长。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混凝土桩基础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混凝土桩基础时，以超声波仪器的首波为波幅。在此过程中，为了增强混凝土桩基础超声无损检测效果，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，据此即可判断混凝土桩基础的质量缺陷。

2.3混凝土桩基础质量缺陷对超声波波形的影响

当混凝土桩基础中产生质量缺陷时，超声波会在混凝土桩基础质量缺陷处反射及折射和波形转换，从而使超声无损检测换能器接收端的各种波相叠加，由此会使超声波波形畸变。

3超声波法在桩基检测中的应用概括

3.1提前埋下检测管

提前埋下检测管是使用超声波检测桩基的第一个步骤，按照桩基规格决定检测管埋设数量，如桩基规格小且直径低于1.5m，那么需要提前埋下检测管的数量一般为三根左右；如桩基规格大且直径高于1.5m，需要提前埋下检测管的数量应超过四根。此外，对检测管类型进行选择时，应考虑检测管材料与桩基成分是否会发生某种反应，在条件合理的状况下，需尽可能选取金属材质的检测管。在连接两个相邻检测管时，需应用“螺纹法”，还应确保检测管直径超过换能器且高于1.5cm。捆绑检测管应选择钢筋笼，同时保证完全封闭检测管底端，检测管管口需超过桩基且高于30cm，还应放置盖板。

3.2在桩基检测中的应用超声波法步骤

第一，在考虑桩基具体规格的前提下，采用最合适的检测换能器和设备，并对设备参数进行合理调整。尤其需要注意，一旦确定检测设备参数，检测过程中不可随意改变。此外，还需保证相同桩基检测电压始终一致，禁止改变。第二，在检测管底端或顶端分别设置发射和接收检测换能器，不管将检测换能器设在什么位置，均应确保高度一致性，并在同步情况下能位移。实施检测时，需准确详细的记录各种声学参数，并采集换能器具体位置。在此过程中，需常核对换能器实际高度和位置，并保障相同换能器测点间接之间距离低于250mm。此外，在对测过程中，换能器标高应相同且升降步调需同步，随时校对换能器高度和升降速度，确保累加高差低于20mm。第三，临近两个测点之间的距离应保持范围为0.2～0.5m，如检测过程中有异响发出，应立刻合理有效的加密测点。检测顺序尽可能依据从下到上实施，及时记录与处理那些异常波形或波段，并以平测方法为依据，对测量进行加密。如在实施过程中桩基规格较大，且桩基中已经提前埋下多个检测管，则应用分组方式检测桩基。第四，检测桩基结束后，还要抽检一定数量的桩基，抽检数应高于总检测数的9％。此外，严格控制波幅和声时的标准差，区间为5％～10％。

4超声波检测桩基数据分析和处理

4.1判断声速值方法

计算声速时，主要依据为脉冲通过桩基到达设定位置的时间。如混凝土桩基介质和质地较均匀，没有缺陷和质量问题，那么检测管能够平行设置，且所得到的声时值也大致相同。反之，如桩基有一定程度的质量问题和缺陷，且其中含有杂质如空气等，使所获取的声速值远远大于均匀介质桩基测出的声速值，另外脉冲通过桩基时间也会增加。总而言之，声速变化有某种特殊规律，因此声速值能够在一定程度上正确反映整体桩基质量，还能判断桩基是否有缺陷。但是，在现实状况中，要采用声速判断桩基质量的方法，还需制定一个判断声速状态的点，即临界点。

4.2判断桩基完整性

判断桩基完整性需在应用超声波法检测时完全考虑声速值、声速临界值、波幅衰减情况等指标，结合以上指标综合判断完整性。

4.3判断桩基质量方法

根据超声波检测法，能够检测和判断桩基尺寸、外观、种类、位置、现场条件、工艺方法、形变、强度、受力等情况，其中最重要的是检测和判断桩基强度，桩基质量和强度有密切关系。在具体状况下，如桩基出现质量问题，那么可能会发生不同程度的事故。尽管事故发生并不全部由桩基质量引起，与施工时设计、工艺、勘察等均有一定关系，但不论是什么问题，均能通过检测桩基进行消除或预防。例如，桩基施工时没有全面了解桩基受力条件，使桩基完成后发生破碎等情况，这时就能应用超声波检测法检测桩基具体承载能力，记录检测结果，然后进行分析和处理，与桩基施工计划进行校对，寻找工艺或材料可能出现的问题，同时立即采取针对性处理措施，即可及早发现问题，预防后续应用中桩基出现损坏等严重问题，影响工程安全性。

结论

使用超声波法检测桩基具有其他检测方法不具备的操作简单、检测结果准确、反应速度快、安全程度高的优势，广泛应用在当前桩基检测中。随着科学技术的不断进步和发展，桩基检测的方法和设备不断更新，桩基检测技术正在向智能化、高效化发展，超声波检测技术的推广使用解决了传统检测技术无法解决的深层检测的难题，为工程实施提供良好的技术基础和安全保障。检测人员也要在实际的检测过程中根据客观事实选择合适的测量方法，也要不断提高自身的工作经验和实践经验，提高自身的工作能力和全面素养，减少出现漏检、误判的情况。

参考文献：

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