利用超声波检测技术分析桩基质量缺陷及防治措施

车言飞

（烟台市建工检测服务中心　山东　烟台　264003）

利用超声波检测技术分析桩基质量缺陷及防治措施

车言飞

（烟台市建工检测服务中心山东烟台264003）

随着城市建设的快速发展，住宅及其他商用建筑逐渐向高层及超高层转变，由于上部荷载的大幅提升，桩基工程的尺寸及强度也有了很大改变。作为建筑隐蔽工程的重要组成部分，桩基础工程的影响因素众多，其施工质量问题也多种多样，通过常规检测方法往往难以准确判断桩体缺陷类型及发生位置。目前，桩基工程的检测方法众多，其中超声波探伤方法作为当前应用较广的检测方法，在桩基检测方面有着举足轻重的作用。

超声波；检测技术；桩基质量；缺陷；防治措施

1　超声波检测技术理论基础

1.1超声波检测理论

由超声脉冲发射源在混凝土桩内一侧激发高频弹性脉冲波，并在另一侧布置高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土桩内传播过程中表现出的波动特征；当混凝土桩内存在混凝土不密实的情况时，这些缺陷面会被视作波阻抗界面。当发射出的声波到达这些波阻抗界面时，会产生透射波和反射波，使得另一侧接收到的声波能量（透射）明显小于原始能量；当结构内材料存在松散、蜂窝、孔洞等桩体严重缺陷时，入射波将发生散射和绕射现象。综合分析声波的传播时间和传播过程中的能量衰减特征、传播频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得混凝土桩的密实度参数。通过测试桩体不同截面、各高度对应的超声波变化参数，经过数据处理软件分析就能判别桩体内部缺陷的类型、严重程度及空间位置，并对桩基整体均质性和完整性作出准确的判断和评价。

1.2桩体质量判别方法

桩基础采用的混凝土材料是由多种材料组成的多相非均质多孔材料，其成桩质量受到多个影响因素的耦合作用，故在进行桩体超声波无损检测后，需要通过多个方面对检测数据进行综合分析，具体分析方法归纳为如下三类：

（1）声速判断法。超声波传播速度不仅与桩体本身弹性模量等性质有关，也与桩体内部混凝土的结构等参数有关。波速作为判断桩体质量的主要决定因素，如果在桩身的某深度处波速变化幅度较大且低于利用概率法计算出的波速临界值，可以大致判定该处桩体对应的混凝土材料密实度不够，施工过程中的灌注混凝土环节存在问题。

（2）PSD判别法。鉴于钻孔桩中混凝土均匀性往往较差及声测管不是完全平行，导致超声波声时值往往产生偏离。为了消除桩体非缺陷因素对分析过程的影响，采用声时—深度曲线进行求导计算，即PSD法。PSD法基本上不受桩体非缺陷因素影响，却能准确反映类似蜂窝等导致桩体发生界面变化带来的显著缺陷。其判断依据如式（1）所示：

式中：Ti+1、Ti为相邻两测点的声时值；Ti+1、Ti为相邻两测点的深度。

由上式可知，当i+1点存在缺陷，但i点无缺陷时，PSD计算值会产生变化。

（3）波幅判断法。接收波波幅通常指首波波幅，波幅值的大小直接反映了超声波在混凝土内部传播过程中产生衰减的情况，因为波幅变化对缺陷十分敏感，故可以将其认为是判断混凝土质量的另一个重要参数。通常将接收声波能量小于其平均能量的一半认定为桩体测点处混凝土质量异常的判别界限。对于桩身的任意一个检测剖面来说，如果桩身混凝土完整，那么各检测点处得到的波形规则，声时曲线基本呈直线且无明显折点，波幅也无明显衰减。如果桩身某深度位置处的混凝土存在蜂窝，局部夹泥等质量缺陷时，波幅相应存在衰减现象。面对局部夹层和断桩等严重缺陷情况，超声波检测得到的声时值增加明显，波幅衰减明显，波形也不规则。

2　超声透射检测技术在桩基质量检测方面的缺陷及处理措施

2.1超声波透射技术分析

在工程施工和桩基检测中，应用超声波透射对工程质量进行检测，在具体工程应用中其优势和缺点也较为明显。在检测中，能对桩基桩身存在的施工缺陷及相应的位置做出准确的判断，并能鉴别出桩身的完整性分类，这也是其他检测技术不能有效实现的。此外，其检测的细致性较高，并且能摆脱桩基长度及直径比例的影响，这对其测量的客观真实性有很大的帮助。

但是其技术缺陷也对整个检测及时的落实带来了很大的问题。其主要缺陷表现为检测需要对预埋声测管，并且声测管的预埋位置对整个技术的实现有很大程度的影响，但是预埋声测管施工是一项较为负责的工程，这在一定程度上也加大了整体施工的难度，同时需要对缺陷的具体位置做出判断，在无形中增加了监测工程的成本费用；此外，还存在无法对缺陷做出定量分析的问题，虽然超声波检测技术在理论研究中对工程施工具有很大的作用，但是实际操作中，对各项技术要求较高，与其他技术的关联性较大，操作性较差；最后，超声波透射技术的应用还需要借助电脑等仪器设备的辅助作用，具体施工中需要借助多种设备来完成，对工程建设本身来说就是一种挑战。

2.2缺陷的处理技术

（1）缺陷处理的相关实验。针对桩基缺陷具有隐蔽性的特点，而桩基的质量对整个工程建设又具有重要的意义，在此种背景下，需要通过相关技术的应用处理，来为实际桩基质量缺陷进行处理，为质量检测等提供科学合理的依据，以便更好地处理事故。

（2）超声波声速测试实验与模拟缺陷截面。超声波检测在具体工程检测应用中，对桩基的质量有重要意义，也是检测技术的关键。需要在模拟实验中对超声波的进行检测，并保留相关的数据理论，再结合具体的施工要求，对相关数据进行综合处理，以便在具体操作中有科学的参考依据。

2.3具体缺陷处理操作

（1）注浆施工。注浆施工是处理桩基质量缺陷的基础，根据缺陷存在的位置，对浆液的配置比例和浆液的质量等进行严格审查，达到标准质量的要求后，进行注浆作业，在完成注浆作业后，用合格的混凝土来替换缺陷部位的水泥浆，或者是砂浆，直到水泥浆灌满整个基柱为止，完成所有的施工步骤后，对注浆效果进行评价，在注浆工作完成半个月之后，用超声波检测技术对工程采用抽样检测的方法，检查新注入的浆液是否与老混凝土完全凝固，并对相应的工程强度进行检测。

（2）超声检测技术对注浆法的检测。为保证注浆质量达到规定的要求，可应用超声波投射技术对其施工的全过程进行检测。在注浆前、施工过程及注浆完成后各施工点进行检测，了解缺陷及异常问题的存在，并检测其施工是否与技术标准相符合。

（3）加强对整个施工过程的监控。桩基工程在项目施工中起着基础性作用，对其质量问题不容忽视，目前，在其质量检测手段的应用中，很多检测方法自身均存在不足，这也对检测结果的准确性带来影响，造成工程质量的不确定性。要保证桩基质量的可靠性，必须加强对整个桩基施工过程的检测。①在施工前，对地质条件等做细致了解，对各种施工设备及材料质量进行严格审查，如混凝土的质量问题、超声仪器设备的性能等进行检测；②加强对工程施工过程的监控，保证整个施工严格按照正常的施工流程，对施工工艺和方法进行有效探究，保证整个操作过程的严谨性；③施工完毕后要对整个工程进行审核，尤其是做好缺陷的补救工作，并在工程投入使用后持续对工程进行观察，保证其安全性。

3　结束语

综上所述，近些年来随着工程建设的大力发展，桩基工程也越来越普遍，同时，社会的发展对工程等质量也有了更高的要求。桩基质量受到多方面因素的影响，对其质量评估也存在一定的问题。利用超声波检测技术对桩基质量进行评估，在应用中得到了较大的发展，但是仍然存在一定局限性，需要在未来应用中加以改进和完善，以便提高建筑施工的整体质量。

[1]潘凤文.关于桥梁桩基检测及质量评定的探讨[J].黑龙江交通科技，2011，211（9）：173.

[2]韩雨，杨伟.声波透射法在桥梁桩基检测中的案例分析[J].科学技术与工程，2011，11（7）：1617～1619.

TU753.3

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2015-6-20