桩基础声波透射法检测技术的探讨

吴英兰

【摘要】桩基础的基桩完整性是工程质量的一项重要检测内容，通过对声学参数的变化进行分析，判断其可能存在的缺陷，以保障隐蔽工程的质量。

【关键词】基桩完整性;波形;缺陷;工程质量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

桩基础是将上部结构荷载传递到土中坚硬土层或岩层的结构，因其为隐蔽工程，故它的质量检测工作为重中之重。桩基础施工后常检测其单桩承载力及完整性，基桩完整性的检测方法简单分为三种：一是钻芯法，二是声波透射法，三是低应变发射波法。根据多年的现场检测经验及施工工艺的发展，现国内应用最为广泛的检测方法为声波透射法，其检测方便、快捷、无损，现仅针对声波透射法检测桩基完整性进行初步探讨分析。

1、声波透射法检测基桩完整性的适用条件

（1）此方法仅适用于已埋设声测管的混凝土基桩，可定量分析桩身缺陷位置及大小范围。

（2）混凝土灌注桩的龄期应超过14天，此时混凝土超声波波速等特性参数变化已经趋于平缓。

2、声波透射法检测注意事项

（1）检测前应先采用测绳和钢钎进行测试，如遇堵塞处应进行疏通，保证所有声测管通畅，即所有剖面均能采集数据得到有效波形。

（2）声测管内要注满清水，水是超声波的良好耦合剂，如果水中含有杂质，对声速和声幅均有较大的影响，检测结果存在偏差。

（3）声时修正。零声时标定由三部分组成，分为声测系统延迟时间、声测管及耦合水层声时。

（4）通过延迟、增益调整显示波形。增益调整准则以首波清晰方便识别为优。按经验考虑，跨距低于1.2米，增益可设置为200，大于1.2米设置为400。延迟时间以将首波放置在波形显示区约1/3或1/2处为优。如果怎样调整增益和延迟波形均不理想，可能桩底有沉渣或别的缺陷，将探头同步向上提升到一定的深度，采集效果变好则以此设置为准进行检测。验证完设置后，将探头重新放回桩底。

（5）提升过程中要匀速拉动探头，桩头附近应降低速度。提升声测线间距不超过100mm，提升速度不超过0.5m/s。

3、声学参数与混凝土缺陷的对应关系

现场检测一般首先采用平测法对全桩各个检测剖面进行普查，如果发现存在声学参数异常测点，采用斜测加密测点的方式进一步检测，对异常部位范围进行确认。

声波透射法检测混凝土桩身完整性根据声学参数变化进行判定，常用声学参数为声速、波幅、频率及波形。

3.1混凝土离析

桩基混凝土浇筑易发生离析现象，某处粗骨料多砂浆少，由于粗骨料本身波速高，這些部位的声速值会提升，幅值反而会降低。相反相邻部位粗骨料少砂浆多的低强区，声速值会降低，幅值会高于附近测值。该种缺陷应采用波速和幅值进行综合分析判断。

3.2断桩

该缺陷通常是由于浇筑导管提升不当，或施工故障停留过长二次浇筑造成。此时声速和声幅均明显突变下降，波形出现严重畸变或无波形接收，同时所有剖面在该深度范围均存在上述异常情况。如果桩顶出现上述声学参数缓变，则可能是桩顶标高不够。

3.3混凝土内存在孔洞或气泡

该缺陷通常是由于混凝土浇筑导管提升过快，造成大量空气存在混凝土内部，混凝土质量降低，此时声速不会下降，但声波能量明显衰减。

3.4沉渣

桩底沉渣为清孔残留的松散体，其波速低、衰减大，所以当桩底波速和幅度明显下降时，表明桩底存在一定厚度的沉渣。

3.5孔壁坍塌、夹泥

局部塌陷形成缩颈或夹泥处声速、幅度均较正常混凝土有明显的下降，当泥团包裹声测管时，波幅的下降程度较泥团远离声测管情况下要大。

通过上述声学参数变化与混凝土质量对应关系，可初步判断桩基础存在的缺陷类型，如有必要，可采用钻芯法进行验证。

4、基桩完整性类别判定

基桩完整性采用综合判定法，声速临界值偏低时，可与低限值做定量对比，其他参数以相对大小或异常程度来做定性比较。举例说明各类桩特征曲线波形。

图1中各个剖面声速及波幅在不同深度出现略低于临界值情况，判定为Ⅱ类桩。

图2中3m及6m处各个剖面声速及波幅存在明显的声学参数异常值，判定为Ⅲ类桩。

图3中5m处各个剖面存在严重缺陷，判定为Ⅳ类桩。

结语：

声波透射法能够直观的反映出缺陷位置及大致范围，实际工程中已经得到了比较广泛的应用，但声测管倾斜、大直径桩基检测盲区等仍对检测结果存在较大影响，仍需继续深入研究，以期该方法得到更好地应用，桩基质量得到更好地控制。

参考文献：

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[2]王发旭，吴兵，王贵红，等.基桩声波透射法检测技术研究及探讨[J].现代物业（中旬刊），2019年02期

[3]刘雨岚，周茗如.超声波透射法检测基桩完整性常见缺陷对应声参量特性分析[J].中国建材科技，2016年03期