声波透射法在建筑工程桩基质量检测中的应用

李景拓

随着我国建筑行业的不断发展，建筑工程建设质量引起了人们的关注。为了确保建筑施工质量，需要做好桩基施工工作。在桩基础施工时，经常会受到不同因素的影响，包括施工人员、机械、环境等，因此对桩基的承载能力带来了一定影响，影响到建筑的稳定。故为了消除施工安全隐患，应加强桩基检测工作，以全面提升桩基建设质量。本文通过笔者的实际工作经验，就声波透射法在建筑工程桩基检测中的应用进行探讨。

一、声波透射法概述

1.工作原理

超声波透射法是建筑工程桩基检测中常用方法，声波透射法在桩基检测中的应用，是结合基础建设质量要求，采用不同的检测方式进行有序的检测，包括桩基中检测管、检测通道等。在检测过程中，工作人员需要提前在声测管内安装好将发射、接收探头。在前期工作结束后，应采用检测仪器进行检测，在检测过程中，检测仪就会发出电脉冲信号，并转化成为超声脉冲，穿过混凝土桩基，再被换能器所接收，转化成电信号，并在仪器显示。仪器显示成功后，脉冲信号转化后显示脉冲波形、穿过混凝土桩基所耗时间、脉冲主频率等参数，以方便工作人员对桩基质量进行判断。

2.现场检测步骤

在现场检测时，通过发射与声波接收器对两根声测管的测点位置进行放测，并做好时程曲线实时记录，并合理读取声时、周期值以及首波峰值等，并将主频值和频谱曲线显示出来；再将声测管作为检测剖面进行组合，实现剖面的有效检测。

3.检测数据分析与判定

声波透射法在桩基检测过程中的应用，可以通过检测结果的获取，对桩身局部缺陷进行判定，可以通过声学参数的轻微异常、波幅变化来判定。在检测中如果发现桩身存在蜂窝、夹泥等问题，就会增加此区域的声时，导致波幅出现衰减现象。若桩身局部存在夹层、断桩等问题，就会急剧增加区域声，导致波幅衰减，进而变化一条波形，如果增强电压，也无法完成曲线的采集。

二、声波透射法在建筑工程桩基质量检测中的应用

1.测试方法

在测量时，工作人员应将两探头放在同一深度层面上，以实现仪器的调整，当仪器屏幕上出现正常波形时，应对增减倍数进行调整，确保仪器所接收波首波幅值大于极限值。其次，在得到初次桩基数据之后，需要借助使用相应的桩基数据处理软件进行处理，有效抛除数据处理中存在的人为、机器等导致数据存在的问题。然后对桩基数据进行评估分析，且判定桩基是否完整，得出相应的结论，

在以上工作结束后，工作人员还要对桩基完整性进行细测。首先，根据桩径的长度来选择探头。在桩身检测中，如果桩径在1.0～1.2m，应选择频率大于40kHz的探头，且探测点设置在5cm、10cm左右。其次，在检测工作中，还要合理调整收发换能器连线水平角，一般控制在30°～40°，以此在参数相同情景下，对混凝土质量进行有效比较判断，以此判断桩基本身存在的缺陷。

2.数据分析和判断

混凝土质量直接受到不同参数变化的影响，包括声速、声幅、声时等，并以此作为混凝土灌注桩质量检测的重要根据。在检测数据分析时，主要采用声速进行判断，此方法可迅速分析频率、声速的参数，其操作包括以下几点步骤：

首先，根据自身的经验，先将可疑数据剔除。

其次，通过斜率法对桩的测量值的平均值与标准差进行统计与判断，再结合公式进行单一声速值的Ci点计算，其计算公式为：(Ci-μ)/σ，然后结合Ki值查询正态分布表对允许发生的次数和发生概率进行度算，经计算，如果发生次数值不大于1，代表在正常状态下不会发生任何事件，但实际发生了，则正说明这点存在缺陷。

再次，在使用斜率法进行缺陷判断时，主要是通过曲线上相邻两点的斜率，并乘以曲线上相邻两点的声时差，进而对得到的数值进行判断；根据桩身检测剖面上的测点高程和实测声时，从中得到一个的函数，公式为tc=f(z)，tc为因变量，z为自变量。如果f(z)为可导函数，就代表桩身状态完好；如果为不可导函数，如Δz趋于0，而Δtc不趋于0，则代表桩身剖面存在缺陷。

如果混凝土与缺陷的分界面位置完好时，机时声介质发生突变，这说明声时同时发生突变，这也代表此点属于缺陷区域；在实测声时，可对一个剖面上各个测点的PSD进行判据，进而得到“PSD-深度”曲线；此方法可突出声时变化和对于缺陷过于敏感，这样在一定程度上可降低测试误差；但在试验中，若混凝土桩身的缺陷是一种缓慢突变型缺陷，其声时值也会缓变，从PSD判据中难以做好准确的判断，在实际应用过程中，先判断缺陷的性质，再对临界状态的PSD值进行计算，得到的数值作为判断临界值的重要依据，对缺陷区的声波波速做出假定。

3.实例应用分析

某高层综合建筑，地上12层，裙楼2层，为框架结构。拟建场地的地层结构自上而下为杂填土、粉质粘土、淤泥、粉质粘土、淤泥质土、残积砂质粘性土、全风化花岗岩。建筑基础采用灌注桩，桩数为98根。主楼桩长为24m～28m，桩身混凝土等级为C35。本工程采用声波透射法进行桩身检测。

（1）声测管埋设。根据声波透射法检测要求，按照等边三角形抽取16根桩基进行声测管埋设，按照68cm的距离将每根桩埋设为A、B、C三根声测管，其距离是相等的，则AB=AC=BC。声测管选用钢管，外径50mm，内径45mm，确保能够满足换能器正常升降的要求。

（2）第一次检测。按照声波透射法检测规划要求，对工程中16根桩进行检测，其检测结果如下：31#桩缺陷较为明显，其余的15根桩无明显缺陷，质量良好，为I类和II类桩，可作为工程桩使用。31#桩检测主要结果：在AC面、BC面范围内缺陷不明显，而在AB面在11.90～12.60m范围内，其波形出现了明显的偏低；在加密进行测试以后，31#桩出现明显的缺陷。故将31#桩判定为III类桩，不能用于工程施工。

（3）第二次检测与注浆补强。通过采用声波透射法进行31#桩检测，经检测结果分析，相关单位共同进行协商，决定对31#桩基进行取芯验证。将钻孔布置在AB剖面，并进行取芯。根据芯样显示，31#桩身无明显缺陷，AB剖面芯样在12.9～13.6 m的砼出现了离析。这正表明了31#桩只在AB面发生离析，这与声波透射的检测结果完全符合。故为满足工程需求，应对31#桩进行注浆补强。待补强砼凝期到期后，再采用声波透射法来检测31#桩，通过这一次的检测结果与第一次检测结果进行对比，对异常部位进行二次检测。经复测结果分析，补强后的31#桩得到了进一步的改善，在AB剖面上的声时、声速处于正常状态，波幅偏低，因此，将31#桩判定为II类桩。补强后可作为工程使用。

（4）应用效果。采用声波透射法进行钻孔灌注桩质量检测，通过不同的声波参数分析，可以很快地确定出灌注桩的缺陷范围和缺陷程度，为灌注桩的缺陷检测提供了依据。由此可以看出，这种检测方法的结合，提升检测钻孔灌注桩的质量，确保检测结果的准确性。

三、结语

综上所述，声波透射法在桩基质量检测中的应用有明显的意义。本文通过对声波透射法的原理进行分析，并结合工程实践，就声波透射法在桩基检测中的应用进行了深入地探讨，通过对混凝土灌注桩质量的判断，实现桩基工程的质量评价目标。同时，对于这项技术的应用分析和准确使用，将全面发挥其在桩基质量检测中的作用和价值。