超声波透射法基桩检测常见问题分析与探讨

李赫

引言

桩基作为一种基础结构形式在桥梁，高层建筑等工程领域中得到广泛的应用，因此桩基的承载力和完整性的质量问题就成为工程实际运用中的重点控制因素。对于基桩的竖向承载力一般采用静压法和高应变动测法（PDA），静压法由于可靠度较高在工程实际中得到广泛运用，对于基桩的完整性检测方法较多，工程实际中运用较多的有超声波透射法﹑低应变反射波法，钻芯法等。其中，超声波透射法由于其检测速度快，效率高同时对于深度较大的基桩检测可靠度相对较高在近几年发展十分迅速，但是在应用过程中工程技术人员发现，虽然声波透射法的检测效率很高，但仍然暴露出一些问题，这些问题有时候会直接影响检测人员的判断甚至导致误判，从而导致很多争议和损失，对我国工程建设的发展带来不利影响。

本文首先通过对超声波透射法基本理论的介绍，再立足于实际工程与仪器操作示例，分析和归纳了超声波透射法基桩检测的程序和常见问题，提出问题的解决办法，为工程检测人员提供一定的借鉴与参考。

超声波透射法检测的基本理论和步骤

超声波透射法基桩检测仪器种类繁多，但原理和组成基本相同。下面对这三种组成部分的基本原理进行介绍。

1.声检测仪

超声检测仪的功能就相当于电脑的主机和显示屏，一般由计算机，高压发射与控制，程控放大与衰减，A/D转换与采集四大部分组成。高压发射电路受主机同步信号控制，产生受控高压脉冲激励发射换能器，电声转换为声波脉冲传入被测介质，接收换能器接收到穿过被测介质的声波信号后转换为电信号，经程控放大和衰减对信号作自动调整，将接收信号调整至最佳电平，输送给高速A/D采集板，经A/D转换后的数字信号以DMA的方式送入计算机，进行各种数据处理。

2.机械提升装置

机械提升装置由定位滑轮，定位数据接线，声测管接口滑轮组成。起到一个收放换能器的媒介作用，检测时将径向换能器的接线搭在声测管接口滑轮上，再将径向换能器的线圈接线搭在数据滑轮上，这样就可以在检测仪屏幕上定位径向换能器的位置并得到每个测点的声波波形。

3.径向换能器

径向换能器由发射换能器和接收换能器两种组成。我们在运用超声波透射法时，首先要解决的问题是如何产生声波和如何接收经混凝土传播的声波，然后进行测量。解决这种问题就是通过发射和接收换能器的能量转换，发射换能器通过压电效应实现电能向声能的转换，而接收换能器通过压电效应实现声能向电能的转换。以水为中间介质，声波脉冲从发射换能器到接收换能器实现能量形式的转换，同时将波速，波幅数据和波形传至检测仪屏幕供检测人员观察，完成测试后，将数据导入计算机进行进一步的分析，最终做出检测报告并得出对基桩质量完整性类别的判断和说明。

4.工程实例

本文作者以南县至益阳高速桥梁基桩检测项目为例，采用ZBLU520A非金属超声检测仪，对超声波透射法基桩检测现场程序进行更加形象的描述，同时总结出检测过程中常见问题与解决方法以及经验。

首先进行现场的协调与组织，声测管中需施工单位配合提前灌满清水，然后将三角架架至离基桩3-5米远处，保证线圈整齐，再将定位滑轮牢固的架在三角架上，然后将发射与接收换能器放入声测管中直至放至桩底位置，再由检测人员接好各个数据线，将检测桩长，桩号等参数输入检测仪后进行检测。如下图所示：

1.采集不到首波波形

造成这种问题的原因大致有两种：一、接收换能器和发射换能器不在同一平面位置，且相差1M以上，可以通过线圈上线绳的刻度将接收和发射换能器调至桩底同一平面位置，再进行首波采集。二、桩底混凝土质量很差，如离析，沉渣等，导致声波在传播过程中衰减过快，从而无法采集波形。

2.检测仪显示换能器未到桩顶位置，而换能器已到桩顶

如果出现这种问题就要进行复测，复测之前首先通过线绳刻度确认所有换能器均已到达桩底位置，同时估算桩长是否足够，如果不够，那么这种问题就是由于桩长不够设计要求所导致的，如果桩长足够，则是定位滑轮读数误差所导致，需要将仪器送至计量院或工厂进行维修。

3.波形正常，而PSD曲线却有大幅畸变

这种问题在工程实例中屡见不鲜，很多检测人员因此对基桩完整性的质量造成误判，在超声波透射法检测报告的撰写过程中，我们对于基桩完整性的判断依据要以波形为主，同时综合波速，波幅，PSD曲线进行判断，只单独以PSD作为唯一标准是错误的，出现这种问题主要有两点原因：一、配合检测人员收放换能器的速度过快，导致仪器的读取误差。二、检测人员的‘增益参数值设置过大，导致PSD曲线发生畸变。在检测过程中匀速收起换能器，同时观察屏幕调节好增益值，就可以避免此类问题的发生。

结语

本文立足于工程实例，介绍了声波透射法的基本理论和现场检测的程序，归纳和提出了工程检测中的常见问题和解决办法，对于工程检测人员有一定的参考和借鉴意义，同时对于我国检测行业的规范性和整体性发展起到了很好的推动作用。

（作者单位：中南林业科技大学）

作者简介：李 赫（1992-），男，吉林长春，中南林业科技大学土木工程与力学学院，桥梁与隧道工程硕士研究生。