简述超声波透射法在桩基检测中的应用

郭彦飞

（中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司， 福建 厦门 361000）

0 引言

对基桩进行完整性无损测试，是保证后续工作可以顺利进行的前提，我国大部分工程中均采用超声波透射法，进行基桩无损完整检测，通过超声波透射技术更精确、直观的了解桩身结构存在的不合理之处，以便施工人员能够针对性进行故障排查、故障维修等工作。在我国现代化高速发展过程中，交通基础建设已经成为推动国家经济发展的重要保证，公路工程已经成为推动国家经济发展的重要保证，所以公路工程项目在此背景下变得异常关键，超声波透射法在公路工程基础检测方面具有极大的价值，以下将细致分析超声波透射法在基桩检测领域的应用。

1 超声波透射法工作原理概述

超声波透射法应用于桩基在0.8 米以上的混凝土灌注桩，对其进行无损完整性测定。在超声波透射法应用期间，凭借发射换能器向外发送连续脉冲信号，同时声测管内传送耦合剂，经过桩身到达基桩接头位置，完成对基桩进行完整无损检测，考虑超声波其横波以及表面部无法在液体或空气中传播，为此需要将超声波进行能量分解，拆分为分量以及纵波，并通过发射换能器，完成声波信号与电信号的转换工作。

通过信号掌握基桩整体情况，发现物理力学与介质声学间存在着一定的联系，这在费马定理中曾经有所提及，这个发现是混凝土基桩检测期间，使用超声波的基础，对混凝土进行完整性检测，需要考虑不同材料对声波传送起到的影响通过实际调查发现超声波应用于混凝土中，可以完成特定区域内声波信息的传送，考虑施工环境复杂，为了提升施工的便捷性，确保各项工作可以在规定时间内，保质保量的移交工程，采用声波测定混凝土基桩完整性，已成为大部分工程作业的首选。

2 超声波透射法影响因素分析

以下将以山东省某高速公路扩建工程为例，分析超声波透射法应用期间存在的问题，该路线总长18457km，桥梁基础采用混凝土钻孔灌注桩，有39根桩基，该混凝土钻孔灌注桩桩径为1000mm,桩长27m,设计强度是C25。

使用超声波测量混凝土基桩对桩内进行完整性检测，掌握混凝土灌注情况，并通过桩内测距超声波传递反馈的信息，判定施工灌注质量使用超声波透射法检查基桩作业情况，需要参与工作的技术人员掌握影响声波的因素，这样才可以确保超声波透射法应用于混凝土桩身检查期间，不会因为外在因素的介入，致使检测结果，无法反映真实情况，影响工程质量管理以及进度管理。

检查混凝土桩身时，需要掌握超声波透射法工作要点，还需要考虑到测试路径距离不同也会对超声检测基桩灌注情况造成一定的影响，测量桩顶侧管外壁掌握两个管路间混凝土间距，同时还应该考虑测量面、两管间距与预制钢筋笼两管距离。进行钢筋笼作业期间，很难保证长桩工程尺寸，所以在预制钢筋笼环节中，会对方法进行适当变动，采用焊接顺直的方式，并在现场进行管具测量，明确管路各项尺寸，如果管路路径测量数值不准，将会严重影响到超声波参数测量结果。

使用超声波透射法测量桩身质量时，需要在声测管中注入清水，在声测管内投放清水相当于耦合剂，但是从工程案例调研过程中发现，部分施工人员在桩基超声波透射检测期间，在管内投放污水，如果在管内投放污水，在一段时间后，由于泥水内杂质重力较大发生沉淀，致使超声波透射法测量管内信息得出的数值与实际情况并不相符，这样便会因为传播信号搜集数据并不全面，从而导致测试结果无法反应桩身实际情况，也无法凭借超声波测试结果，判断基桩完整性，这在本期工程中体现非常明显。为了确认污水无法作用于桩基管道质量检测，以污水作为耦合剂参与工程，并将超声波测试结果与以清水作为耦合剂的桩身检测结果进行比对，发现两者存在较大的差距是因为耦合剂选用不到位，使得超声波检测结果难以反映真实情况。

除了测试路径距离后，耦合剂也会对超声波桩基检测造成影响，在本期工程中发现桩基钢筋、泥浆护壁灌注桩泥浆比重过大、灌注桩桩底沉渣、桩底声测管弯曲，这些情况都会使超声波作用于桩基完整性检测时，难以确保传递的信号能够反映出桩身真实情况，从而使工作人员难以了解桩基施工水平以及施工期间存在的质量问题，对于后期防治工作会造成极大的影响。

3 超声波透射法应用分析

3.1 桩内单孔透射法

进行检测工作时，留出一条孔道进行超声波检测，在桩内单孔透射钻进取样完成后进行，掌握桩基周围混凝土布设情况，并需要将换能器放置于孔内，通过换能器完成桩身孔内部检测，钻心检测是桩内单口收集管理信息的良好方式。

3.2 桩外孔的透射法

桩外孔透射应用期间，需要在桩基上部位置进行，完成施工后掌握桩内是否留有侧管，同时还应该完成钻孔换能检测，并对桩身外侧进行钻孔作业，在桩身前端放置平面换能器，明确桩身工作参数测定依据，通过超声波判断桩身灌注作业情况。

进行桩身质量判定期间，掌握超声波在土层中声波衰减速率，并对速率进行分析。另外，桩外孔透射应用于短桩，可以获得良好的工作效果，通过超声波反馈的信息，判断桩基是否存在夹层、断桩等问题，并能在此基础上及时开展补救措施，防止桩基存在质量问题，并在后期出现大量返工情况，这样不仅会耽误工程进度，还会增加施工成本。

3.3 桩内跨孔透射法

桩内跨孔透射法是桥梁工程常用的方法之一，在桩内瓶中放置两根以上的声测管，并且需要在基桩装满清水，将接收以及发射的换能器放进预先在瓶内桩身的声测管内，使用桩内跨孔透射法可以利用两根声测管发出的信号完成桩基质量监测，掌握桩基质量情况。

4 声测管理系统和选材

4.1 声测管的选择

声测管的选择需要考虑到桩基所在环境，还需要保证声测管满足检测工艺要求，声测管材料选择要求极高，如果声测管材料选择不合理，将会导致超声波检测结果与实际情况存在较大的出入，无法完成后期作业。

选择声测管材料时，需要了解机械强度范围掌握声测管与混凝土间的贴合情况，防止两者存在间隙，还应该保证灌注桩混凝土具有良好的强度，不会在作用期间因外力的作用发生变形，影响信号传输质量，保证灌注桩混凝土拥有良好的粘结能力，确保声测管具备良好的粘结性，保障声测管可以与混凝土紧密贴合。

另外，选择声测管期间，还需要从工艺要求等层面，考虑国内的声测管侧壁的规定要求，应该本着节能绿色的理念，尽量选择环保型施工材料，并保证管壁能够承受混凝土带来的负荷，并在此前提下尽量选择管壁较薄的声测管，这样可以在一定程度上，提升超声波在管壁内传输信号的效果。

4.2 声测管的埋置

声测管预埋是桩基础检测中非常关键的内容，需要根据工作要求确定声测管预埋位置，还应该掌握声测管使用的材料在装基础检测时，多采用PVC材质的声测管，这是因为其在超声波传递信号的过程中，通过桩基捆扎提升桩基整体稳定性。另外，声测管预埋工作需要考虑超声波，对基桩桩身完整度检测的需要，在前期明确声测管预埋方式以及选型要点，并需要根据声波传送信息，构建关系曲线，作为判断桩基完整性的依据。

在声测管预埋期间，还需要明确影响建筑桩身业超声波检测结果的外在因素，为了保证桩基自身性质不会受到地下水等因素的影响，需要通过弹性模量参数，分析桩基自身强度，还应该将声波传送的信息与桩基强度进行有效关联，使用模糊分析的方式，作为判断桩基桩身完整度的凭据，通过模糊综合整理分析结果，构建分析模型并收集桩基质量波动参数，构建桩基质量图谱，完成监测工作。

4.3 声测管的安装

声测管安装在生侧转型以及声测管预埋后，进行声测管安装是否紧实牢固，将会直接影响后续工作表现。进行声测管安装作业期间，还需要了解不同材质的声测管，其质量是否满足工程标准以及固定要求，需要观察声测管是否与钢筋笼内壁贴合，还应该了解声测管固定方式，是否正确。在声测管安装过程中，还应该采用焊接的方式，这样能在极大程度上，提升声测管稳定性，对于不同材质的声测管固定方法有所不同，PVC 材质的声测管，将其捆绑在架立筋上。而钢制声测管采用焊接方式，将其与钢筋焊接在一起。

5 结语

基桩桩身质量监测直接影响到工程作业效果，超声波透射法作为检测桩身完整性的常用方式，在实际应用中具有直观、无损的优势，由于其突出优势所以在桥梁工程中应用极广，为了发挥超声波透射法职能作用，掌握混凝土桩身质量情况，不仅需要掌握技术应用要点，还应该了解影响技术应用的外在因素，并及时解决桩身结构存在的质量问题，确保工程作业按照预期计划进行。