浅析超声波法在桩基检测中的应用

李晓燕

摘要：超声波法检测声波穿透能力强，检测设备简单易于操作，广泛应用于混凝土灌注桩、桥墩、桥台、承台等大体积混凝土的完整性检测。文章主要分析了超声波技术在桩基检测中的应用。

关键词：超声波；混凝土；检测

引言

桩基作为隐蔽工程在整个工程施工当中占据相当重要的地位，同时也是一项工程当中质量控制与安全管理的重要保障，进行桩基检测也为保障施工质量发挥了重要的作用。目前，超声法是混凝土质量无损检测的一种重要方法，它可以提供丰富的混凝土内部结构信息，而且设备轻便、成本低廉，对结构无损伤，在桩基检测中得到广泛应用。

1超声波检测技术概述

超声波透射法的基本原理是利用超声波在不同阻抗（密度、截面积、强度）的介质中传播时各个声学参数（波速、波幅等）的变化，判断桩身混凝土质量；同时通过深度记数器定量地得出缺陷的深度及厚度，来判断桩基的完整性。超声波透射法是目前市场上比较成熟的一种检测方式，其存在以下优势：声测管一般埋置至桩底，检测覆盖整个桩基的长度，且检测多个断面，可以全面详细的检测整个桩基的完整性；换能器步距目前已经可以做到1CM,可以对整个桩基进行更加细致的扫描检测，保证检测桩基完整性的准确性，且能够更加准确的确定各个缺陷位置和大小；国内规范规定了不同桩径埋置不同数量的声测管，超声波透射法完美解决了检测时桩基桩径和桩长的限制；现场检测比较简单快捷，且能够快速准确判定桩基的完整性。

超声波透射法有其优势，但也存在一些不足之处：由于其检测方式的限制，正常平测时只能准确确定竖向缺陷的位置，而要确定缺陷范围时，必须进行加密斜测，且后期处理起来比较复杂；声测管两两进行检测，所得数据只是声测管之间一定范围内的完整性，不能完整检测所有水平方向的混凝土是否存在缺陷，存在一部分检测不到的地方。例如埋置3根声测管的桩基，桩中心就是检测不到的地方，无法判断桩中心是否存在缺陷；超声波透射法对声测管中的水质有要求，要求灌入清水，但实际施工时水质无法保证，一旦有泥浆附在声测管管壁上，容易造成误判桩基完整性；且声测管存放时间无法控制，容易有铁锈，检测时易造成信号衰减；声测管价格较高，且检测费用比低应变高，造成工程成本增加。

2超声波检测的主要指标参数

2.1声时

声时即超声脉冲穿过混凝土所需要的时间。在实际操作中常把声时转化为波速。超声波波速比较稳定，可重复性比较好，是评价混凝土质量的重要指标。声速临界值的确定由无缺陷的混凝土声速测得，具有一定的离散性，但符合正态分布，而缺陷混凝土造成的声速值不符合正态分布。因此，声速临界值的确定必须采用正常混凝土的声速平均值及标准差，否则声速平均值将偏小，造成误判。

2.2振幅

振幅即第一个波前半周的幅值，是超声波穿过混凝土后衰减程度的指标之一。根据振幅的变化可以判断混凝土内部缺陷情况，当超声波穿过混凝土时，如遇空洞、裂纹等时会发生反射、透射、绕射等现象，致使波速下降，声时延长，而致使超声波波幅大为减弱。由于在首波之后的后续波通常会经过反射、折射现象而不能真切反映混凝土内部损伤。而首波的幅度即振幅能够真实地反映混凝土内部损伤，在实际工程中主要依据振幅的变化来判断混凝土内部损伤情况。

2.3波形

通过对波形特征，如对波形的组成、波的叠加现象、分布特点等，分析混凝土内部是否存在缺陷，因为超声波发射的脉冲在遇到两种不同介质的交界面时，会发生绕射、折射、反射等现象，后面与前面的脉冲进行叠加产生干扰使波形发生畸变，通常情形下，混凝土质量良好则波形清晰正常，有明显圆弧形脉冲包络线。

3超声波法在桩基检测中的应用

3.1检测桩基质量

桩基的质量问题一直是人们所关心的重点问题，质量不好的桩基会直接引发事故的发生，严重影响人们的出行，对人们的财产安全乃至是生命健康构成直接威胁，所以必须做好桩基的质量检测工作。超声法应用其中就是最有效地检测方法。该检测方法检测的内容主要有桩的位置、桩的尺寸、桩基的施工工艺、桩本身的受力强度、桩变形情况以及场地条件等多方面，其中桩基强度检测是最重要的检测内容。桩基质量存在问题主要包括初期的地形勘察有误、施工技术存在问题、施工设计存在问题等多方面，这些问题具有独立性也具有融合性，桩基问题往往会囊括很多问题，其中也包括后期环境对桩基质量的影响。超声波法可以检测桩身完整性，也可以检测桩基的承载力。总之，该方法应用到桩基检测中具有良好的检测作用，检测意义重大。

3.2检测混凝土结构强度

对桩基中的混凝土的结构强度进行检测，有若想得出有效地判定必须依照很多的数据参数，只有通过超声波传播参数变化才能进一步判断混凝土的强度。检测并研究混凝土强度就是通过该种方法来实现的。检测中所提到的传播参数变化，指的就是超声波的在遇到混凝土之后的声速系数以及衰减系数变化等。在实际的检验过程中，超声波可以穿过混凝土区域，但是会受到很多低下因素的干扰和阻碍，进而导致传播参数收到容易受到影响，直接导致检验结果受到干扰和影响。

3.3检测桩基及其构件裂缝深度

目前，低下的桩基会由于一些原因产生裂缝，其构件结构内部也会出现裂缝，探讨后究其原因主要是因为桩基设计的不合理性造成，也因为实际施工不规范形成，还包括自然灾害等因素导致，裂缝降低了桩基的整体结构的承重能力以及耐久性，直接影响桩基的质量以及后期的使用性。为了尽可能的避免或者减少桩基的裂缝，对那些存有裂缝的桩基进行修补工作，就必须完全掌握裂缝的宽度、深度以及性质等问题。超声波检测法由此产生，它不会对桩基原有的混凝土结构造成负面的影响。其检测方法众多，可以根据不同的桩基的实际情况来选择合适的检测方法，其中的单面平测法应用如下：单面评测就是指桩基的裂缝部位在一个可测表面，且裂缝深度小于500毫米，那么就可以采用该种方法进行检验。

结束语

综上所述，超声波法是目前检测桩基础是否存在缺陷的重要方法，它操作简单、方便、原理明确，可行性高，对提高工程效率有重大的意义。超声波法虽然还有许多问题有待解决，为求进一步提高检测的准确性，在检测过程中可以采用多种检测方法相互验证，对检测结果进行复核和补漏。

参考文献

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