浅谈声波透射法检测桩基的注意事项

杨江勇

(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

1 声测管的埋设与要求

(1)声测管应具有一定的强度、韧性及刚度，七内径不应小于40 cm，接头不宜采用塑料或者封口胶带缠绕连接，宜采用螺纹连接，声测管应焊接或绑扎在钢筋笼内侧，声测管应平行于钢筋笼。

(2)管的顶部应高出桩基顶部至少30 cm 以上;

(3)如果桩径大于1.5 m，工作人员需要结合实际情况埋设三根管。如果桩径比较大，那么需要根据具体数值，埋设四根管。

(4)在采用声波透射法对桩基进行完整性检测时，声测管通过两两组合的方式形成检测剖面，工作人员在检测时，需要使用桩基顶面的声测管进行合理配置，然后将两个声测管之间的距离，当作检测剖面的测量距离，这个过程要保证卷尺一定要紧贴桩基顶面，避免声测管露出桩顶部分倾斜带来检测剖面距离的不准确，给检测与分析结果带来不利影响。在检测时应确保声测管在连接时应保持管内畅通，通过这种手段，促使换能器可以自由提升，并在相应检测中顺利通过。工作人员针对声测管，要保证其能够在混凝土建筑时，不被混凝土压破水泥浆。如果在检测中出现漏水的情况要及时处理。因为在晋宁混凝土浇筑时，混凝土会对声测管产生压力，所以声测管还必须具有一定的刚度。

2 龄期要求

现行《公路工程基桩动测技术规程JTG.TF81－01－2004》对龄期的要求是应大于14 d。但是从工程建设的实际情况进行分析，如遇特殊原因或是工期比较紧张，要提前对桩基的完整性进行检查，针对桩基异常的情况，要提前检测看桩基的完整性是否满足要求，如果存在夹泥、断桩等情况，就可以提前处理，还有一些因为施工工期较为紧张，在保证工程质量的情况下，需要将检测时间提前，特别是在夏天或者高温地区，混凝土强度上升较快，工作人员要控制实践时间，尽量保证能够在3 d 之内完工。分析检测的实际情况得知，该检测结构并没有达到规定要求。对于没有达到《规程》规定龄期的桩基，要进行修复，然后在复测，知道合格为止。工作人员通过对比两次的检测数据，从而得出一个更加客观公正的评价。一般情况下，提前检测对控制工程质量并无多大影响，原因如下:

(1)声波透射法中声波对混凝土所产生的作用力较小，对桩基本身结构没有影响，在混凝土龄期前检测不会导致混凝土结构被破坏;

(2)要利用声波投射法，对桩身进行检测，然后在通过比较对声学参数进行判别。在不同的检测阶段，对混凝土强度的要求有所不同，但存在一定关联性。因为桩基本身的变化可能不大，所以找出大概的缺陷位置。

3 检测判定

声时修正值可按下式计算

式中:t'为声测管修正值，μs，(t 为声波在混凝土中的传播时间，简称声时);D 为声测管外径，mm;d 为声测管内径，mm;d'为换能器外径，mm;vt为声测管壁厚度方向声速值，km/s;vw为水的声速值，km/s。

3.1 声速判据

当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其作为可疑缺陷区。

υi＜υD

式中:υi为第i 个测点声速值，kin/s;υD为声速临界值，km/s。

声速临界值采用正常混凝土声速平均值与2 倍声速标准差之差，即:

当检测剖面n 个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据。即实测混凝土声速值低于声速低限值时，可直接判定为异常。

υi＜υL

式中:υi为第i 个测点声速值，km/s;υL为声速低限值，km/s。

声速低限值应由预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。

3.2 波幅判据

用波幅平均值减6 dB 作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。

式中:AD为波幅临界值，dB;Am为波幅平均值，dB;Ai为第i个测点相对波幅值，dB;n 为测点数。

3.3 PSD 判据

采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD 值在某测点附近变化明显时，应将其作为可疑缺陷区。

式中:ti为第i 个测点声时值，μs;ti－1为第i－1 个测点声时值，μs;zi为第i 个测点深度，m;zi－1为第i－1 个测点深度，m。

在桩基监测中，要分析桩基存在的缺陷，然后判定其严重程度，如果将桩基的完整性分为四个级别，那么工作人员要根据检测剖面的不同情况，进行分析，如声学参数的异常情况，北侧桩柱是否完整。混凝土属于集结型的复合材料，是一种符合体系，在界面分布上比较复杂。工作人员在实际分析中发现，混凝土需要密实条件和地质条件，然后使用有效的工艺手段。检测的声学参数数据波动较大，在实际测试的过程中完全不出现异常测点的可能性较小，因此不能机械地理解并执行规范中桩身完整性的判定标准，否则工程上很难对桩基进行判定。所以以上分析的异常点，可能有一定缺陷，并根据不同的异常情况，要对声速、波幅、波形进行测量，综合判定波形与正常混凝土的偏离程度和畸变程度和异常点的波形与正常混凝土的波形相比的畸变程度

3.4 声学参数与缺陷性质的关系

(1)针对混凝土离析导致的骨料堆积和浆液比较少的现象，工作人员要明确骨料的声速高于砂浆，然后分析缺陷出的声速。从普通意义上将，缺陷处的声速，要高于正常混凝土，但有明显的声波区域，促使幅度下降。针对骨料比较少、砂浆比较多的区域，幅度出现改变的情况较小。

(2)针对坍塌导致的缩径和夹泥的现象，工作人员要明确该处的声速和幅度，分析发现幅度比较正常的混凝土都有所下降，但是缺陷介质的声速低于混凝土。

(3)在桩底一定范围内的波速和幅度的明显下降表明桩底存在一定厚度的沉渣，这是在清孔不彻底或者桩孔周围的岩石垮塌，从而使桩底不全是混凝土而造成的。

4 检测过程中常见问题的判断和处理

4.1 检测时接收不到信号

最常见的原因有2 种:一是声测管内无清水作为耦合介质;二是检测设备系统故障。首先应检查是声测管内是否灌满清水，而且清水是否淹没换能器;在肉眼无法观测到测试管内是否有水时，也可在采样状态下，迅速往声测管注水，直至出现信号，否则，将换能器提出声测管，两换能器十字交叉且必须靠紧，非金属超声波检测仪采样，观察是否有接收波形，如有接受波形，则证明是声测管无水导致，检测设备系统正常;如无接受波形，则需换上另一对好的换能器，将两换能器靠紧且在空气中十字交叉，观察是否有波形，如有接收波形，说明设备系统正常，如无波形，则设备系统损坏，需要送修。假如是径向换能器故障，则需要一台好的设备，采样发射，发射换能器会出现蜂鸣声，如仪器接收不到信号，则接收换能器故障，如发射换能器不出现蜂鸣声，则发射换能器故障，同理可以检查仪器的发射端和接收端接口的好坏。

4.2 径向换能器老化

径向换能器有使用寿命。在经过频繁使用的换能器，蜂鸣声响会明显下降，频率会明显降低。如在检测过程中发现类似情况，则说明发射换能器可能已经老化。可换上新的两个换能器重新测试被测物体，比较两次数据，老化的那次数据声幅会明显的比第二次偏低，所以在使用过程中要特别注意换能器是否老化，这会对测试结果产生影响，放大缺陷。

4.3 声速至桩头开始缓慢变化，在一定长度内变化至不正常范围，且持续到桩底

一批量桩基在换能器刚入水时(桩头位置)，声速声幅都正常，在换能器向下的过程中，明显感觉声速声幅缓慢下降，且在一定位置后停止下降，直到桩底。这是由于某些桩基在设计过程中，墩柱的直径要小于桩基直径，导致在施工时桩基顶部一定范围内钢筋笼开始收缩，声测管是固定在钢筋内壁，这也导致声测管开始向内收缩，两声测管之间的距离发生变化而导致声速下降，声幅则正常，声速变化到钢筋笼刚开始收缩的位置后，声速会一直以一个明显低于桩顶声速的值直到桩底，而声幅在此过程无多大变化。这种情况很容易让人误判，在检测过程中，要注意和施工图纸紧密结合，相互印证。

4.4 桩顶声速声幅明显降低

在桩顶的时候，声速和声幅缓慢或者明显下降，混凝土顶部骨料明显减少，这说明该范围内浮浆过多、强度较低，因灌注桩浇筑工艺会导致在浇筑过程中上部骨料较少、浮浆及气泡较多，若浇筑到桩头部位时上述浮浆未排除会造成波速、幅度及强度降低。所以在检测过程中，要求施工单位一定要破完桩头后才开始检测是很有必要的。

5 结束语

随着社会的不断发展进步，我们国家的交通事业也蓬勃发展。大部分公路工程都要求对灌注桩进行声波透射法检测完整性和密实性。由于超声波检测具有很多其他检测无法比拟的优点，超声波检测也越来越被大多数人接受。由于超声波在混凝土中的传播具有很复杂的传播方式，在检测过程中应特别注意从多个方面互相印证，更加准确的评定桩基的类别，减少误判的发生。

［1］建筑基桩检测技术规范(JGJ106－2003)［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［2］公路工程基桩动测技术规范(JTG/TF81－01－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.