超声波法在桩基检测中的应用

王　争，胡先进，颜　静

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司，贵州 贵阳　554300)



超声波法在桩基检测中的应用

王争，胡先进，颜静

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司，贵州 贵阳554300)

摘要：介绍超声波检测法其原理的基础，阐述了该检测方法在桩基上的具体应用，并提出检测数据的处理与分析方法，最后得到了超声波检测法在桩基检测中具有较高可行性，且能显著提高检测精准度的结论。

关键词：桩基检测；超声波检测法；应用

超声波检测法是一种操作简便、受外界因素影响小、检测结果准确、反应速度灵敏、体型轻便、安全性高的新型检测技术，在当前的桩基检测工作中较为常用。随着社会的持续发展，检测技术正不断向先进化、高效化方向迈进，超声检测方法的出现和应用，解决了传统检测技术无法进行深层检测等难题，为工程实施提供了良好的技术基础与安全保障。

1超声波检测法的基本原理

1.1桩基超声波检测法

在对桩基进行检测的过程中，超声波检测法的实际应用可以按照其传播规律与接收方式进行分类，比如回波法与透射法。在应用范围层面上，回波法需要在介质相对均匀的条件下使用，如典型的金属桩基等，应用范围相对较为狭窄。但透射法则完全不同，它可在多种形式的不均匀介质中使用，混凝土桩基、钢筋混凝土结构等可使用此方法进行检测。因此，在我国的桩基检测工作中，常用透射检测法。

1.2超声法检测法基本原理

对于我国绝大多数的桩基结构而言，均由非均匀材料制成，组分较为复杂，个别还会存在一定疏松等情况，这样的特性会使它的声阻变小，为检测带来一定的困难。然而，由于声波实质上是一种弹性波，若将组分复杂的桩基当作弹性体，则声波在其中的传播势必会遵循某种规律，这就是可以在桩基中运用超声波进行检测的前提。

桩基透射检测法应用方法为：首先，在被测桩基中预埋检测管，将其作为超声波的主要通道，同时还要在管中填充适量的水，作为检测必要的耦合剂。然后，在准备工作均已完成后，将检测仪器的探头设置检测管的两头，由发射探头发出脉冲通过桩基后被接收探头接收，对脉冲通过桩基的时间、波幅变化以及频率、波形等进行记录，为后续分析与处理工作提供数据。超声波传播时，其脉冲强度会受到桩基各个组分的影响而发生一定变化，如散射、吸收以及衰弱等，所以采集到的数据也会发生相对应的改变，该检测法正是将此类数据作为依据，借助一系列分析手段，对桩基的整体质量、缺陷等进行准确的判断，从而得出最终的判断结果。

2桩基超声波检测法的具体应用

2.1预埋检测管

预埋检测管是应用超声波对桩基进行检测的首要环节，根据桩基规格确定需要进行埋设的检测管数量，如果桩基规格较小，直径在1.5 m以内，则检测管的预埋数量通常在三根左右；如果桩基规格较大，直径超过1.5 m，则应埋设不少于四个检测管。另外，选择检测管类型时，应充分其材料是否会与桩基的某种成分发生反应，在条件允许的情况下，应尽量选择金属材质的检测管。在对相邻两个检测管实施连接时，应采取“螺纹法”，同时还要保证检测管的内径大于换能器不少于1.5 cm。检测管捆绑选用钢筋笼，并确保检测管的底端是完全密封的，检测管管口应高于桩基不少于30 cm，还需设置盖板。

2.2超声波检测

首先，在充分考虑桩基规格的基础上，选取最适宜的检测换能器与其他设备，同时设置合理的参数。需特别注意，检测设备参数一旦确定，禁止在检测过程中随意变动。另外，还要保障相同桩基的超声波检测电压保持一致，不得发生变化。

其次，将接收与发射换能器设置在检测管顶端或底端，无论设置在哪，都需保证在相同的高度上，并可在同步的条件下进行位移。检测时，要准确记录声学的参数，同时对换能器的实际位置信息进行采集。在此阶段中，应经常对换能器的具体位置与高度进行校核，同时保证相同换能器的两个测点间接不超过250 mm。除此之外，在进行对测时，换能器需要具有相同的标高且要同步进行升降，随时对其进行校核，保证累计高差不会超出20 mm。

再次，相邻两个测点的距离需控制在0.2～0.5 m之间，如果检测时发出异响，应立即对测点进行有效的加密。检测尽量按照从下至上的顺序进行，对于那些异常的波段或波形应及时进行处理和记录，同时借助平测等方法对测量实施加密。如果实际情况中的桩基规格较大，其中预埋了多个检测管，则可以采取分组的方式进行检测。

最后，桩基检测工作完成以后，还需进行一定次数的抽检。抽检的数量不得少于总检测数量的10%。另外，声时与波幅的标准差应严格控制在5%～10%范围以内。

3桩基超声波检测数据处理与分析

3.1声速值判断

在对声速进行计算时，需要将脉冲经过桩基首先抵达制定位置的时间作为主要依据。如果混凝土桩基的质地和介质较为均匀，不存在质量问题与缺陷，则检测管是可以平行设置的，而且所获取的声时值也基本相同。相反，如果桩基存在一定缺陷，缺陷中含有空气等杂质，使得测出的声速值会比介质均匀桩基的声速值大很多，同时脉冲经过所需的时间也会相应的增加。简单来说，声速的改变是具有一定规律性的，所以它可以在某种程度上准确反映出桩基的整体质量，还可以据此判断是否存在缺陷等问题。然而，在实际情况中，想要实现使用声速对桩基质量进行判断的目标，还需一个可对声速状态进行判断的点，即为临界点。

3.2完整性判断

对于桩基的完整性而言，使用超声波法进行检测时应充分考虑临界值、声速值以及波幅的衰减等指标，将这些指标进行结合，以此进行综合判断。按照检测管的布置数量与桩基形状，桩基的完整性判断依据如表1所示。

表1　桩基的完整性判断依据

表1中的n代表由超声检测法测出的桩基缺陷点数。

3.3桩基质量判断

借助超声波检测法，可以对桩基的外观、尺寸、位置、种类、工艺方法、现场条件、受力情况、强度以及形变等进行检测与判断，其中最为关键的内容为强度检测与判断，桩基强度与质量存在十分密切的联系。在实际情况中，如果桩基存在质量问题，则有可能出现不同程度的事故。虽然事故的发生并不完全取决于桩基质量，与施工过程中的勘察、设计与工艺等都存在一定联系，但无论哪一种问题，都可以通过桩基检测进行预防和消除。比如，桩基施工过程中未对桩基受力条件进行全面的了解，使得桩基建成后出破碎的现象，此时即可采用超声波检测法对桩基的实际承载能力进行检测，对检测结果进行记录、处理与分析后，与桩基施工设计方案进行比对，找出材料或工艺中存在的问题，并立即对其进行针对性处理，这样一来，就可以尽早的发现问题，防止桩基在后续使用中出现较为严重的破坏，危及工程建设安全。

4结束语

桩基检测尤其是混凝土等非均匀介质的桩基检测过程中，超声波检测法以其相对较强的操作性、较高的准确度等优势，在实际情况中得到了十分广泛的使用。如今，随着检测技术的迅速发展，超声波检测技术已经较为成熟，操作起来也更加的得心应手，可以为现阶段桩基质量检测与控制领域提供先进的技术支持。

参考文献：

[1]刘强. 超声波法在桩基检测中的应用研究[J]. 现代物业(上旬刊),2015,(7):12-14.

[2]陈王剑. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究[J]. 黑龙江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]王光平. 关于超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J]. 江西建材,2014,(13):147.

The application of ultrasonic wave method in pile foundation

WANG Zheng, HU Xian-jin, YAN Jing

(Guizhou Province Transportation Construction Engineering Testing Center Co., Ltd.，Guiyang,Guizhou 554300,China)

Abstract:This paper introduces the basis of the principle of the ultrasonic wave, and expounds the specific application of the detection method on the pile foundation, and puts forward several processing and analysis methods for detecting data, and finally obtained the detection method of ultrasonic wave has high feasibility in the pile foundation inspection, and can significantly improve the detection accuracy.

Keywords:pile foundation inspection; detection method of ultrasonic wave; application

收稿日期：2015-12-30

作者简介：王争(1988-)，男，贵州思南人，助理工程师，从事公路试验检测工作。

中图分类号：U445.7

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)04-0104-02