探析脉冲声波在基桩质量检测中的应用

关则领

【摘要】在针对基桩进行具体的质量检测过程中，通常会使用很多种方式，在这一过程中应用脉冲声波会得到良好的检测效果。本文通过对基桩质量具体检测工作的全面了解，探讨了脉冲声波在基桩检测过程中的具体应用状况。

【关键词】脉冲声波；基桩工程；质量检测

前言：针对基桩工程进行质量检测，对工程建筑来讲有着极为重要的意义，只有保证基桩工程的整体质量，工程系统才拥有了基本保障。因此，需要针对基桩工程做好相关的质量检测工作，这其中就需要应用到脉冲声波技术。

一、 脉冲声波的系统组成

1.1基桩检测方式

①桩内跨孔法：这种方式需要借助于声测管，通过预埋的方式将其安置在桩内[1]。检测时在管道内放置径向换能器，声波从发射换能器发出，穿透混凝土后到达接收换能器，通过观察仪器接收的信号特征，判断桩身混凝土的质量，其实际有效检测范围是声波在两个换能器之间所扫过的面积，根据两个换能器的相对位置，又可以分为平测、斜测和扇形扫测等。

②桩内单孔透射：这种方式只局限于孔道只有一个的情况下，这时应用单孔透射的方式进行具体的基桩质量检测，需要在孔内进行换能器的具体设置，并且利用隔声材料针对换能器进行声波阻隔。在声波发出的过程中，会穿透耦合水，与响应的接收器形成联系，这样就可以通过对声学参数的研究，达到质量检测的效果。但是当在管道系统中存在一定的钢质材料，将会对检测效果产生影响，直接导致声波出现不同程度的波折，所以不能对这种方式进行应用。

③桩外孔法：如果不能在桩内完成相应的打孔操作，就需要在桩外部完成钻孔操作，从而设置出相应的检测通道，在进行针对性的质量检测过程中，需要进行大功率的声波发生，保证检测效果可以更加明显。在这一过程中声波的传播方向是垂直向下的，穿透阻隔的混凝土，与接收器之间形成联系，从而对基桩的整体状况作出判断。

1.2检测使用的具体设备

①超声探头：通常情况下在基桩检测过程中，换能器为圆柱状径向振动，水平方向无指向性，谐振频率宜采用20-60kHz，有效工作面轴向长度不大于150mm[2]。并且需要做好针对性的前置放大器安装，这样可以在很大程度上使探头变得更加灵敏。由于换能器在很多情况下都需要在水下进行操作，因此必须保证其防水性能。

②超声仪：整个系统在具体的声波发射过程中，需要保持标准的脉冲电压，发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，声时最小分度为0.1us，具有最小分度为1dBd的衰减系统，同时需要对接收系统进行控制，保证频带宽度在标准范围内。能够清晰显示波形，可进行频谱分析，这样才能保证整体的质量检测效果。

③探头升降系统：为了在基桩检测过程中，可以从容应对不同深度的工程，升降系统宜带有深度编码器，这样在具体的检测过程中，就能通过超声仪连接读取深度值，从而达到方便应对不同深度工程的效果。

④声测管：在整个质量检测系统中，声测管是作为通道存在的，通过这一构件实现探头的升降，对整个检测系统有着极为重要的意义。声测管按组成材料可分为PVC管和薄壁钢管，基桩工程一般采用后者，埋设时各声测管应保持平行牢固，

不得弯折、脱开。内壁通顺无焊渣、毛刺等凸出物，并应有足够的水密性。

二、 工程实例分析

2.1工程概述

本人主检一名为"220kV五恩线撤杆换塔工程#32--#39塔基"的工程，该工程为电线路塔架基础，采用混凝土灌注桩，设计桩长7.5m，桩径1200mm，桩身砼强度为C25，桩端持力层为强风化千枚岩，工程总桩数32根，按电力公司委托要求，全数检测。

2.2检测设备及方案

脉冲声波是主要的质量检测方式，利用这样的方式可以将基桩质量进行系统完整的检查。检测时采用北京智博联的ZBL-U520型非金属超声检测仪，采用提升装置自带的深度编码器记录检测桩长，检测部距设置为20cm。检测方案采用桩内跨孔透射法，试验桩预埋3根声测管，共形成3个检测剖面，在管内注满清水作为耦合剂，检测前用钢卷尺测量两声测管间的静距离作为管距。若检测时发现数据异常，则通过斜测和扇形扫测加密测试，可保证数据更准确。

2.3检测结果及判定

通过现场检测，得到以下的检测数据、波形及统计结果：

从图2的曲线图可以分析得到：1-2剖面在2.8m-5.4m之間的波速、波幅已远远低于临界值，PSD曲线也明显突变，其实测波形也明显发生畸变，如图4所示，说明该1-2剖面在该深度处有严重的缺陷，而在5.4m-7.4m之间有明显的缺陷。按上述分析，1-3剖面在2.8m-5.4m之间也存在严重缺陷，但5.4m以下部分正常。2-3剖面在整个深度范围内基本完整，其各检测点的正常波形如图5所示。三个剖面也可以从图3的波列图进行比较，综合三个剖面的检测结果，可判断该桩的桩身存在严重缺陷，桩身完整性类别为Ⅳ类桩。后经钻芯法钻取芯样比较，结果一致。究其原因，经询问施工单位得知其冒雨施工，造成灌注桩桩身离析、存在不密实区和空洞。该工程通过脉冲声波透射法检测，及时准确地发现安全隐患，使工程质量得到有效控制。

结语：采用脉冲声波透射法检测混凝土灌注桩桩身完整性是一种非常有效的手段，比起其他的桩基检测方法，它能够提供更为详细的检测信息，给检测工作带来极大的帮助，特别是对大直径灌注桩，可以详细检测桩身情况。脉冲声波透射法检测可靠、直观，容易操作，将会得到越来越广泛的推广和应用。

参考文献：

[1]段文旭.超声波透射法与低应变反射法在桩基检测中的对比研究[J].华中科技大学学报，2012，2（12）：10-13.

[2]徐天平，陈久照，等.基桩质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003