利用超声波检测技术分析桩基质量缺陷及防治措施

■赵永鹏 ■中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075

随着社会经济的不断发展，工程建设也在迅速发展，大量工程建设中采用桩基工程，桩基逐渐成为了土木工程等建设中的基础项目。在高速公路及房产建设中，桩基的形式得到了大量的推广应用。受施工难度及施工条件的影响，桩基工程其质量很难被控制，这也就对桩基工程质量检测提出了更高的要求。从施工前的设计、施工整个过程及施工完成后，各阶段均需要进行严格的检查，为整个工程的质量提供有力的保障。目前，超声波透析法在很多桩基工程质量的检测中得到很好的应用。

1 超声波检测技术检测桩基质量的原理

1.1 超声波测桩原理

随着科学技术的不断发展，超声波检测技术也得到了很好地发展和应用，其具有检测准确率高、数据可靠性高及稳定性能好等优势，为超声检测仪器的产生奠定了良好的基础，并在很多工程建设等多个领域得到推广使用，这也是数字化时代发展的产物，其主要是借助数据处理等软件，对相关数据等进行分析处理，得到相应的结果的一项新技术。

超声波桩基检测主要由数字超声仪、声测管、换能器等组成。超声检测技术在测桩方面的应用，具有检测速度快、效率高、自动化强等优势，且操作简单，受到外界环境的影响小。

超声波的检测，其中声测管的预埋是主要的步骤，声测管能否发挥其功效，也受到其本身质量好坏的影响，同时，若其中夹有泥巴等堵塞物，也会影响到桩基质量的完整性。此外，声测管的数量多少对检测面数量有很大影响，其埋设数量需要通过对桩直径的大小来确定。通常情况下，直径在800mm 以下时，一般预埋两根声测管较适宜，若直径在800～2000 范围内，则需要再添加一根。根据多年工程实践的经验，声测管一般选用钢管、塑料管等材质制成，并按照正确的程序安装声测管，防止其发生渗漏等问题，并做好声测管的保护等工作。

1.2 超声波现场检测的实现

现场进行超声波检测，要对声测管进行检查，保证其通畅完整，设定好测点的间距，一般以25cm 为宜，对发现有异常情况的监测点，可增加监测点的密度，一般采用测斜技术或者补测技术等进行检测。

2 桩基质量常见的问题及缺陷类型分析

桩基的质量会受到多方面因素的影响，在不同的工程项目或者是同一施工项目中的不同施工点，均会有不同的表现形式。

2.1 完整桩

完整桩基其混凝土较均匀，因此其声速也较高，通常可达到4500m/s 左右。

2.2 沉渣及二次浇灌面区域

受到混凝土施工的影响，施工中会出现浇灌不足或者出现残留混凝土等现象，形成了桩头低强度区域，通过截取断面可了解到泥浆、沉渣等介质，这些介质处于均匀低速状态，也能了解到二次浇灌面与之相似的物理特性，因此，可通过相关的数据分析建立一定的模型，通过声速的测试来掌握不同介质的变化规律、波长变化的深度等。

2.3 空洞的存在及桩身缩颈现象

当大量的空气或者气泡进入到混凝土中时，常会出现空洞现象，而桩身严重的缩颈现象除了桩身混凝土外，还会受到声测管的影响，在其附近也常有空洞的存在，此时，声线的长度和实际声测管的距离也会出现差异，其接受超声波波幅的能力也大大降低，甚至会接收不到超声波信号。

2.4 夹泥、离析

具体的缺陷主要是发射换能器其纵波在遇到缺陷时会出现绕射现象，并将不同组的波汇集到接收点上，并根据到达的顺序分为波组1、2、3。其主要特点是波形较为复杂，声速较低，且频率也会随之降低。

3 超声透射检测技术在桩基质量检测方面的缺陷及处理措施

3.1 超声波透射技术分析

在工程施工和桩基检测中，应用超声波透射对工程质量进行检测，在具体工程应用中其优势和缺点也较为明显。在检测中，能对桩基桩身存在的施工缺陷及相应的位置做出准确的判断，并能鉴别出桩身的完整性分类，这也是其他检测技术不能有效实现的。此外，其检测的细致性较高，并且能摆脱桩基长度及直径比例的影响，这对其测量的客观真实性有很大的帮助。

但是其技术缺陷也对整个检测及时的落实带来了很大的问题。其主要缺陷表现为检测需要对预埋声测管，并且声测管的预埋位置对整个技术的实现有很大程度的影响，但是预埋声测管施工是一项较为负责的工程，这在一定程度上也加大了整体施工的难度，同时需要对缺陷的具体位置做出判断，在无形中增加了监测工程的成本费用;此外，还存在无法对缺陷做出定量分析的问题，虽然超声波检测技术在理论研究中对工程施工具有很大的作用，但是实际操作中，对各项技术要求较高，与其他技术的关联性较大，操作性较差;最后，超声波透射技术的应用还需要借助电脑等仪器设备的辅助作用，具体施工中需要借助多种设备来完成，对工程建设本身来说就是一种挑战。

3.2 缺陷的处理技术

(1)缺陷处理的相关实验。针对桩基缺陷具有隐蔽性的特点，而桩基的质量对整个工程建设又具有重要的意义，在此种背景下，需要通过相关技术的应用处理，来为实际桩基质量缺陷进行处理，为质量检测等提供科学合理的依据，以便更好地处理事故。

(2)超声波声速测试实验与模拟缺陷截面。超声波检测在具体工程检测应用中，对桩基的质量有重要意义，也是检测技术的关键。需要在模拟实验中对超声波的进行检测，并保留相关的数据理论，再结合具体的施工要求，对相关数据进行综合处理，以便在具体操作中有科学的参考依据。

3.3 具体缺陷处理操作

(1)注浆施工。注浆施工是处理桩基质量缺陷的基础，根据缺陷存在的位置，对浆液的配置比例和浆液的质量等进行严格审查，达到标准质量的要求后，进行注浆作业，在完成注浆作业后，用合格的混凝土来替换缺陷部位的水泥浆，或者是砂浆，直到水泥浆灌满整个基柱为止，完成所有的施工步骤后，对注浆效果进行评价，在注浆工作完成半个月之后，用超声波检测技术对工程采用抽样检测的方法，检查新注入的浆液是否与老混凝土完全凝固，并对相应的工程强度进行检测。

(2)超声检测技术对注浆法的检测。为保证注浆质量达到规定的要求，可应用超声波投射技术对其施工的全过程进行检测。在注浆前、施工过程及注浆完成后各施工点进行检测，了解缺陷及异常问题的存在，并检测其施工是否与技术标准相符合。

(3)加强对整个施工过程的监控。桩基工程在项目施工中起着基础性作用，对其质量问题不容忽视，目前，在其质量检测手段的应用中，很多检测方法自身均存在不足，这也对检测结果的准确性带来影响，造成工程质量的不确定性。要保证桩基质量的可靠性，必须加强对整个桩基施工过程的检测。首先，在施工前，对地质条件等做细致了解，对各种施工设备及材料质量进行严格审查，如混凝土的质量问题、超声仪器设备的性能等进行检测;其次，加强对工程施工过程的监控，保证整个施工严格按照正常的施工流程，对施工工艺和方法进行有效探究，保证整个操作过程的严谨性;最后，施工完毕后要对整个工程进行审核，尤其是做好缺陷的补救工作，并在工程投入使用后持续对工程进行观察，保证其安全性。

4 结语

综上所述，近些年来随着工程建设的大力发展，桩基工程也越来越普遍，同时，社会的发展对工程等质量也有了更高的要求。桩基质量受到多方面因素的影响，对其质量评估也存在一定的问题。利用超声波检测技术对桩基质量进行评估，在应用中得到了较大的发展，但是仍然存在一定局限性，需要在未来应用中加以改进和完善，以便提高建筑施工的整体质量。

［1］殷金泉.桩基声波透射法检测信号处理研究［D］.南昌航空大学，2012.

［2］李波.桥梁桩基缺陷的声波透射法检测及其对承载力的影响［D］.长安大学，2013.

［3］沈艳君.钻孔灌注桩缺陷检测与处理技术的应用研究［D］.长沙理工大学，2013.

［4］密士文.混凝土中超声波传播机理及预应力管道压浆质量检测方法研究［D］.中南大学，2013.