声波透射法在桩基检测中的应用研究

兰黎明

摘  要：声波透射法是目前在桩基检测中极为常见的检测方法之一，然而由于工况复杂且检测人员经验不足，严重影响了检测结果的精准度和正确性。为此，本文分析了声波透射法在基桩检测中的应用原理，探讨了声波透射法在基桩检测中的应用方法，同时提出了桩基检测中声波透射法的应用策略，以供参考。

关键词：桩基检测;声波透射法;实践应用

中图分类号：TU473.1+6    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00

0 引言

桩基础工程施工环境较为复杂，同时也受到施工技术和设备的多方面影响，其工程质量的优劣对项目主体稳定性和结构安全性会产生威胁。故而，进行桩基检测是排查施工安全质量的重要前提。声波透射法是目前较为常见的桩基检测方法之一，然而在实际工况中，声波透射法的应用策略并不完全相同，经验不足更会导致检测结果出现偏差。鉴于此，有必要深入探讨桩基检测中声波透射法的实践应用策略。

1 声波透射法在基桩检测中的应用原理

声波透射法在桩基检测中较为常用，其检测原理是利用超声波脉冲源透过混凝土，激发出高频率的弹性脉冲信号，而后再利用高精度接受设备，对返回的脉冲信号波动性特征做出数据分析。声波从发出到返回，能量必然发生波动，而能量强弱变化，亦或是波形和频率的变化，正是判断桩基情况的客观依据。可以通过声波透射法，来判断混凝土内部的实际密实度。

2 声波透射法在基桩检测中的应用方法

（1）平测法。平测法是通过两个转换器分别在同一测量高度发出双向信号，以接收信号和发射信号的同标高度测定桩基内部完整度。平测法主要用于检测桩基内部混凝土微小缺陷，尤其对于桩身缺陷长度的判断更为精准。但是如果桩身主要缺陷产生在水平位置时，平测法则很难测出，即便测出存在缺陷，也很难判断该水平方向上的缺陷位置。

（2）斜测法。斜测法主要是将两个转换器进行高低不同的落差分布，在接收和发射信号的斜面中检测桩基缺陷。在检测过程中，两个转换器始终保持统一高度差值，在水平方向上检测出桩基混凝土可能存在的缺陷。当预设高度差较大时，检测桩基水平方向缺陷的精度相对更高。但是在外部干扰信号较强时，高度差越大检测值的精确度越低，对桩基缺陷的判断也更容易出现巨大误差。所以，测试过程中，为了保证接收信号的稳定性，通常会选择小于40°的水平夹角范围做出检测。如果超过40°，则可能直接影响检测结果。在实际工况中，斜测法一般是作为平测法的补充性检测。在检测过程中，斜侧法需要完成两次检测数据对比。第一次检测时可以选择接收器高于发射器，第二次检测时以上一次的高度差为基础上调发射器高于接收器。而后再通过两次检测的对比结果，来最终判断桩基缺陷的大致水平范围。

（3）扇形测法。当桩基内部混凝土缺陷严重时，为了进一步校准缺陷位置和大小，通常也会选择使用扇形检测法。该方法是先固定一个转换器，用另一个转换器的高低位移和水平位移构建出一个扇形的检测区域。在该区域内，接收器和发射器并未始终保持同一水平高度，所以检测范围也被适当放大。

3 桩基检测中声波透射法的实践应用策略

（1）规避声测管干扰。杭州市某改造工程，全线长918.76m。主线高架标准宽度为25m。一座半互通式立交。高架桥基础采用大直径钻孔灌注桩，桩径为250cm、150cm、120cm、100cm四种，主要桩径为120cm。由于该工程项目临近高速公路，采用声波透射法检测时，发现了来自声测管的波动性干扰。尤其是在桩基底部6m以下，声波回收信号异常严重。参考全线施工标准，以及施工方提供的早期设计指标，如出现大规模桩基缺陷，实际工程不可能顺利完工。在经过多方检查后发现，声测管内部出现较为严重的油渍污垢，最终判断是由于防锈油过量，导致檢测过程中灌水后声测管积水严重，才干扰了检测结果的精准度。

（2）排除声测管接头影响。根据《超声回弹综合法检测强度技术规程CECS 02：2005》和《超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS 21：2000》对声波检测法提出的检测标准，必须在检测过程中排除声测管接头影响。由于部分工程项目的桩基检测中，需要同时连接数节声测管才能接触到桩基检测范围。然而检测管如果采取焊接，连接处螺纹就可能产生深度不同的螺丝纹。超声检测设备只能回收检测管发出的信号源，但是如果转换器恰好处于两管之间的接触位置，就可能会直接影响检测结果。由于检测时产生巨大噪声，以至于声速严重降低，首次接收到的波形也会呈现出明显的下降趋势。所以，检测数据才会出现时高时低的不稳定状态，对检测结果的正确性产生极大干扰。为此，在应用声波检测法时，为了最大限度地避免检测结果误差，就需要排除掉声测管接头的不利影响。可以在获得检测数据后，对深浅不一的波幅曲线进行等间距的规律性判断，如果发生波形突变，则可能已经受到管接头影响，可参考测管安装记录做出辅助性的检测结果判断。

（3）规避弯曲声测管干扰。声波投射检测设备，通常采用测桩专用径向换能器，材质为全不锈钢的探头导电滑环（集流环）接头，很小几率出现测量误差。所以多数情况下，声测管出现问题的几率更大。由于施工环境复杂多变，声测管发生弯曲变形的情况也并非少见。当声测管弯曲时，回收信号会出现波形不稳定问题。无论是测距增大还是缩小，都无法及时做出客观判断。如果无法保证检测波形正常，那么对于检测结果的正确性也会产生诸多干扰。声测管弯曲的影响，声测管弯曲导致测距增大或减小，使正常混凝土的声有可能超判据，尤其是声测管发生严重弯曲时，测距也会随之缩小，就有可能绕开预期的检测范围，令桩基检测出现空白区域。缺陷处回声必然小于测距，而测线超标也在所难免。所以对桩基缺陷的判断也会出现严重误差，不能作为衡量桩基缺陷的客观标准。所以，检测前就需要判断声测管是否出现情况，从而避免应用过程中对检测结果产生干扰。

（4）及时更新检测设备。采用声波透射法检测桩基完整性，检测过程并不十分复杂，主要依靠檢测人员的以往经验。但是检测设备却对检测结果的精准度产生巨大影响。尤其是在较为复杂的工况中，检测设备反复检查后出现误差值递增的情况不在少数，所以及时更新检测设备也是提高检测质量的重要前提。目前德杜仪器SUT-PIT、中岩科技双剖面RSM-SY6、自发自收通道RSM-SY7、武汉建岩科技BR-PST（C）等检测设备的应用率较高。而且在实践应用过程中，达到了工业级一体化标准，其发射电压保持在500 v/1000 V水平，高通频率可达10 KHZ，低通频率可达30 KHZ，波形延时可控制在10～65535.975 us范围内。采用全自动深度计数器，避免手动提升误差，大幅度提高检测速度，自动判读功能，首波声时、声副判读更准确，内置高能锂电池，满足野外长时间工作，同时预留外电接口，也更加适合在复杂工况中使用，值得推广应用并加以普及。

4 结语

综上所述，声波透射法在基桩检测方法主要采用平测法、斜测法、扇形测法。在实践应用过程中，应当尽量规避声测管干扰，同时排除声测管接头影响，并规避弯曲声测管干扰，进一步更新检测设备，以保证检测结果的精准度和正确性。

参考文献

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Research on Application of Acoustic Transmission Method in Pile Foundation Inspection

LAN Liming

（China Water Resources and Hydropower Twelfth Engineering Bureau Co.， Ltd.，  Hangzhou  Zhejiang  311600）

Abstract： Acoustic transmission method is currently one of the most common detection methods in pile foundation detection. However， due to complex working conditions and insufficient experience of the inspectors， the accuracy and correctness of the detection results are seriously affected. For this reason， this paper analyzes the application principle of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， discusses the application method of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， and proposes the application strategy of acoustic wave transmission method in pile foundation detection for reference.

Keywords： Pile foundation inspection; Acoustic transmission method; Practical application