超声波技术在桩基完整性检测中的应用探析

超声波技术在桩基完整性检测中的应用探析

何忠辉

大连天合建设工程质量检测有限公司 辽宁省大连 116000

摘要：随着科技的进步，超声波技术受到了广泛的应用，与之对应的超声开关等技术、超声流量计、超声探伤、超声测距等技术也得到了快速发展^[1]。其中应用度较成熟的将超声波技术应用于桩基完整性的检测应用，既可以对土质质量结构和桩基的强度进行检查，还可以合理检测桩基的缩颈、孔洞、夹层等参数值^[2]。本文首先分析超声波技术在桩基完整性检测的原理，进而提出超声波技术在桩基完整性检测的方法和具体实施步骤，为今后的超声波技术在桩基完整性检测实践提供参考。

关键词：桩基检测 ；超声波透射；完整性 ；应用

引言

随着混凝土浇筑桩基技术在各大高层工程建筑、大型堤坝工程建筑及桥梁工程建筑的广泛应用，怎样通过科学有效的方法对大型工程建筑的混凝土桩基浇筑进行完整性检测成为了建筑行业关注的焦点^[3]。针对通过混凝土浇筑的桩基完整性检测方法以超声波透射法、高应变动测法和低应变反射波法较为常见，其中应用频率最高、使用最为广泛的是超声波透射法^[4]。超声波透射法主要依据超声波透射的折射原理，通过在混凝土浇筑的桩基中进行超声波信号的收发过程，实现收集混凝土浇筑的桩基中超声波的频率、波长、及时延等参数，通过科学的分析和计算检测混凝土浇筑的桩基的完整性。利用超声波透射法对混凝土浇筑的桩基进行完整性检测，既可以实现对桩基的反复多次检验且保证不对桩基的构造产生破坏，还能实现对混凝土浇筑的桩基的缺陷进行准确定位和检测，受到了建筑企业的普遍认可。

一、桩基完整性检测的必要性

建筑行业的发展为人们的生产生活提供了便利，桩基作为建筑工程建设的最重要的地基建设形式，普遍应用于建筑工程建设中，所以针对桩基建设的质量检查也成为了工程建筑建设环节的重中之重，其中桩基的承载能力及桩基的完整性对所承载的建筑本身的架构的稳定性和安全性至关重要^[5]。建筑行业中，建筑本身的架构的承载负荷力可通过桩基分散承担到所连接的大地的土质中，可有效减少建筑基础的沉降程度，由于这一特点，桩基建筑技术得到了广泛的应用和推广，例如大型的码头港口建筑、海上石油开采建筑、重型厂区建筑、核工业建筑、大型的桥梁建筑及普通的高层建筑等。作为建筑的基础，桩基是建筑工程的隐蔽建筑，桩基质量的优劣及桩基建设的规范性、标准性将关系到整个建筑整体的稳定性及安全性，如果桩基出现了质量问题，将为修复工作带来巨大难度，且后果不堪设想。所以，针对桩基的检测是建筑整体建设的重中之重，通过科学合理的检测方法实现对建筑桩基质量的准确判断，形成准确的检测结果，可有效保障桩基及建筑整体的建设质量。

二、应用超声波透射法对桩基完整性检测的原理分析

桩基检测是建筑整体建设的重要环节，通过科学科学的检测方法实现对建筑桩基质量的准确判断，形成准确的检测结果，可有效保障桩基及建筑整体的建设质量^[6]。目前建筑行业中普遍采用的超声波透射法主要应用超声脉冲发射源发射高频弹性脉冲波至建筑工程浇筑的混凝土后，通过专业的高精度超声波接收工具实现收集超声波脉冲在混凝土中传播过程中体现出的脉冲特性，进而通过专业的数据分析，形成检测结果。超声波透射法通过对超声波首次接收的时长、超声波的频率变化、超声波的损耗数值、超声波的波形变化等参数，得出检测桩基的混凝土整体密实程度的检测数据，检测出混凝土结构的各个层次及剖面的超声波的变化特点，从检测的数据中分析出混凝土结构中问题的性质判断、出现位置及问题程度。一旦超声波透射法发现了混凝土桩基中存在蜂窝、孔洞、不密实的质量问题时，相应桩基位置就会出现超声波的绕射和散射的情况。一旦超声波透射法发现了混凝土桩基中存在不连续或损坏界面等质量问题，在相应桩基位置就会出现波阻的画面，超声波在此区域产生的折射、发射和透射程度会发生相应的衰减。

三、应用超声波透射法对桩基完整性检测的实现方式

目前建筑行业中最常用的超声波透射法主要应用超声脉冲发射源发射高频弹性脉冲波至建筑工程浇筑的混凝土，进而依靠专业的高精度超声波接收工具实现收集超声波脉冲在混凝土中传播过程中体现出的脉冲特性，实现专业的数据分析形成分析检测结果。根据超声波换能器通道在桩基的桩体的不同布局形式，可将超声波透射法分为桩内跨孔超声波透射法、桩外孔超声波透射法和桩内单孔超声波透射法。

（一）桩内跨孔超声波透射法

桩内跨孔超声波透射法是当前建筑工程建设行业中应用最广泛、技术最成熟的桩基完整性超声波透射检测方法。该方法的实现原理是首先在桩基内预埋多于一根的超声波测管，注入清水，并将接收和发射换能器安置到相应的超声波测管中，通过发射换能器发出的超声波传输进入混凝土被接收换能器接收，声波脉冲通过发射换能器传输到接收换能器预先设置的接收区域判断桩基的中混凝土强度和质量，最终实现对桩基完整性的检测。。

（二）桩外孔超声波透射法

桩外孔超声波透射法主要应用于桩基上层结构被覆盖施工或换能器不方便安装的情况，此时通过桩外孔超声波透射法在桩基外侧连接桩边缘的土层进行钻孔设置检测通道，在桩顶面安放发射功率大的平面换能器，同时将接收换能器从预先钻好的换能器孔洞中置入，将发射的超声波沿着桩基混凝土向下发射，经过土和桩的土层，经过水和孔中水耦合传导进接收换能器，进行检测超声波返回的数据值，分析桩身混凝土强度和质量，最终实现对桩基完整性的检测。

（三）桩内单孔超声波透射法

桩内单孔超声波透射法主要适用于建筑工程建设中只有一个孔道的特殊情况。将换能器置入单孔中，同时将换能器进行隔声处理，通过发射换能器发射超声波，并与水耦合，传导进入孔壁中的混凝土层，沿混凝土层传导一定长度后，与水再次形成耦合传导至2个接收换能器，通过传导过程检测出桩基混凝土的参数值，实现对桩基完整性的检测。

四、应用超声波透射法对桩基完整性检测的实现步骤

应用超声脉冲实现桩基完整性检测，主要是通过发射源发射高频弹性脉冲波至建筑工程浇筑的混凝土，进而依靠专业的高精度超声波接收工具实现收集超声波脉冲在混凝土中传播过程中体现出的脉冲特性，实现专业的数据分析形成分析检测结果，具体操作步骤如下：

（一）收集桩基相关资料。主要收集桩基的工艺流程、型号、大小规格、标高及桩体的混凝土数据。

（二）测量桩基的管距和孔深。检测要满足规范标准，如混凝土应在浇筑14天后检测，强度满足大于百分之七十等。

（三）采集基桩超声波检测仪检测数值。检测前应在孔内注入清水，并保证检测仪声管畅通。

（四）根据测量值，形成桩基完整性检测分析报告。

五、结束语

其中应用度较成熟的将超声波技术应用于桩基完整性的检测应用，既可以对土质质量结构和桩基的强度进行检查，还可以合理检测桩基的缩颈、孔洞、夹层等参数值。本文首先分析超声波技术检测原理，并提出超声波技术在桩基完整性检测的方法及实施步骤，为超声波技术在桩基完整性检测提供借鉴。

参考文献

[1]蔡林根.超声波法检测桥梁桩基的试验研究[J].山西建筑,2017,33(1):260-261.

[2]王正君,薛文博,张洪祥.灌注桩混凝土超声测强曲线分析[J].低温建筑技术,2015

(3):96-97.

[3]许颜,李松然,刘献科.超声波技术在桩基完整性检测中的应用研究[J].建筑技术开发,2020,47(04):155-156.

[4]霍东鹏.桥梁混凝土超声波检测技术在桩基检测中的应用[J].工程技术研究, [1]李家富.超声波透射法桩基检测若干问题的探讨[J].智能城市,2016,(9):14–15.020,5(12):92-93.

[5]程朝霞,徐银芳,王毅翔.超声波法检测混凝土强度的发展[J].华中科技大学学报(

城市科学版),2013,20(4):95-98.

[6]唐伟.浅谈混凝土灌注桩完整性超声波检测技术[J].北方交通,2017(8):55-57.