声波透射法检测桩基完整性的分析

吴旭东

(贵州省交通建设工程咨询监理有限公司检测中心，贵州 贵阳 550008)

声波透射法检测桩基完整性的分析

吴旭东

(贵州省交通建设工程咨询监理有限公司检测中心，贵州 贵阳 550008)

就声波透射法检测桩基完整性的优势和检测过程中存在的一些不足，结合本人多年的桩基检测经验给出一些建议。

声波透射法；桩基完整性；数据处理；局限性

1 声波透射法检测桩基

1.1 声波透射法原理

混凝土灌注桩超声检测法是在桩内预埋若干根平行于桩的纵轴的声测管道检测时，将声测管道内灌满清水作为耦合剂，将超声换能器放入声测管内，其中一只超声换能器发射超声脉冲，超声脉冲经桩身混凝土传播后由另一只(几只)超声换能器接收，转换为电信号后通过电缆传送到主机计算存储并时时显示；通过超声换能器在声测管道内的移动对混凝土内部进行逐断面探测，由接收超声脉冲的声学参数(脉冲波形、传播时间、传播速度及能量)的变化以判断桩身混凝土缺陷大小、位置及桩身完整性。

1.2 检测数据的分析

(1)平测时各声测线的声时、声速、波幅及主频，应根据现场检测数据分别按下式计算，并绘制声速-深度曲线和波幅-深度曲线，也可绘制辅助的主频-深度曲线以及能量-深度曲线。

tci=ti(j)-t0-t′

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：i为声波检测线的编号(应对每个检测剖面连续编号)；j为检测剖面编号；tci(j)为第j检测剖面第i声测线声时，μs；ti(j)为第j检测剖面第i声测线声时测量值，μs。

(2)对于受检桩的声速异常判断临界值，可以按照下述方法来确定：

首先根据本地区的检测经验，结合预留的同条件混凝土试件或者由钻芯法钻取的的芯样试件的抗压强度，通过对已知强度的混凝土试件与声速的对比试验，分别确定桩身混凝土声速低限值vL和混凝土试件的声速平均值vp。

当v0(j)大于vL且小于vp时，

vc(j)=v0(j)

(5)

当v0(j)小于等于vL或v0(j)大于等于vp时，应分析原因；第j检测剖面的声速异常判断临界值可按下列情况的声速异常判断临界值综合确定：

同一根桩的其他加测剖面的声速异常判断临界值；

与受检桩属同一工程、相同桩型且混凝土质量较稳定的其他桩的声速异常判断临界值。

1.3 应结合所有检测剖面的数据进行综合分析

在检测过程中，应结合所有检测剖面的数据进行综合分析，防止因为声测管埋管倾斜、桩顶声测管与混凝土结合不紧密等情况带来的误判。声测管埋管倾斜会导致某个检测剖面声速值明显偏大，而另外一个相邻剖面声速值明显偏低，且两个剖面的声速值变化趋势一致，但声幅值基本不变，另外几个检测剖面正常，在判定过程中应该准确分析，防止误判。在某些桩基检测过程中，在靠近桩头部位的最后一个或几个测点的声学参数急剧下降，而桩头部位混凝土目测良好。该现象可能是清理桩头混凝土时，外力引起声测管与混凝土之间产生间隙或者混凝土局部破损，导致超声波无法无法穿过裂缝或破损混凝土，引起声学参数异常。解决该现象可在声测管外壁或桩头混凝土浇清水，如该现象如产生好转，则可判定是此问题造成的。

1.4 建立声速-强度曲线

在有条件的情况下，应采取浇筑试桩的方式验证施工单位桩基施工技术水平。在施工单位浇筑过程中，采取留样砼同条件试件，或者采取钻取芯样的方式，在试验室内用非金属超声波检测仪配置的平探头，测试同条件养护下的试件或者抽取的芯样的声速与强度，建立声速-强度的回归方程，在以后的检测过程中，做为辅助判据，更加准确的判定桩基的浇筑质量。

1.5 检测方式互相结合

在桩基浇筑过程中，由于施工单位对声测管的埋设不够规范以及声波透射法本身的缺陷，无法检测到桩基底部沉渣的情况。钻芯法也只是在抽检范围内进行验证桩底沉渣厚度，频率较低。对于大多数桩基来说，我们需要用低应变法验证桩底沉渣厚度，采取声波透射和低应变相结合的检测方式，充分发挥两种测试方法的优势，更好的对桩基浇筑质量进行判定。

2 声波透射法检测桩基完整性的局限性

声波透射法声波透射法检测桩身混凝土的完整性，具有效率高、仪器设备小巧便携等优点，但是需在检测前预埋声测管，对声测管的埋置有很高的要求，管内必须灌注清水，探头必须在声测管内自由滑动，堵管无法进行检测，声测管不能倾斜过大或者扭曲，容易造成误判。

3 对于声波透射法检测数据的局限性的处理办法

3.1 声测管的正确安装与保护

声测管是用声波透射法进行桩基检测最探头的通道，桩基检测结果与声测管的埋设密切相关。

声测管应焊接或绑扎在钢筋笼的内侧主筋上，采用“U”型卡槽固定住，确保在灌注混凝土过程中声测管不走位。同时，要注意对声测管上、下端的保护，下端密封，防止混凝土浆液渗透进去，上不加盖，防止异物掉入声测管内，声测管连接处应光顺过渡，防止卡主探头而无法顺利进行声波透射法检测。特别是在村庄或者人流密集处，防止小孩或者行人对上端声测管的破坏。

3.2 不同设备之间检测结果比对

用不同型号的设备检测疑似缺陷桩，可以是相同的人员也可以是不同的人员操作该仪器，消除在检测过程中由于仪器设备的缺陷导致的对检测数据结果的影响。

用非金属超声波检测仪检测桩基完整性时，应确保仪器正常运行且参数设置正确，且换能器满足测试要求。测试过程中，如发射换能器的蜂鸣声响明显下降，频率明显降低，则发射换能器可能已经老化，遇到这种现象则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。

3.3 不同检测人员检测结果比对

首先应派另一个或几个试验检测人员对同一根桩基，使用同一台仪器，用同样的方法对疑似缺陷桩进行复检，消除在检测过程中由于试验检测人员在操作仪器设备的时候没有按照规范设置参数或其他能够影响测试结果的操作带来的影响，致使测试到的数据发生偏离。对于声学参数异常处，应取大于异常区2～3倍范围内进行加密检测、斜测或扇形扫测，当采用加密检测法时，一般测点间距由原来的250 mm改为50～100 mm，当采用斜测法时，两个换能器中点连线的水平夹角不宜大于30°。

[1] 中华人民共和国行业标准.建筑基桩检测技术规范(JGJ 106-2014)[S].北京：中国建筑工业出版社,2014.

[2] 中华人民共和国行业标准.公路工程基桩动测技术规程(JTG-F F81-2004)[S].北京：浙江省交通厅工程质量监督站,2004.

[3] 徐维钧.桩基施工手册[M].北京：人民交通出版社,2007.

2016-12-10

吴旭东(1985-)，男，重庆酉阳人，工程师，主要从事工程检测工作。

U446

C

1008-3383(2017)03-0143-02