声波透射法检测技术在桩基检测中的应用

摘要：随着我国城市化进程加快，基础设施建设需求不断增长。桩基是工程项目建设的重要基础，桩基工程具有明显的特殊性和复杂性，桩基工程施工质量和桩体状态检测是保障工程质量和安全的关键。声波透射法作为一种先进的非破坏检测技术，能够准确、快速地检测桩体的内部结构和缺陷。阐述了声波透射法检测技术的原理，并结合具体项目，分析了声波透射法检测技术在桩基检测中应用的实例，旨在充分发挥声波透射法检测技术优势，提高桩基检测质量。

关键词：声波透射法"检测技术"桩基检测"检测流程"桩基质量

Application"of"Acoustic"Transmission"Detection"Technology"in"Pile"Foundation"Detection

LI"Lipeng

Beijing"Tiecheng"Testing"and"Certification"Co.，"Ltd.，"Beijing，"102600"China

Abstract："With"the"acceleration"of"urbanization"process"in"China"，"and"the"demand"for"infrastructure"constructionnbsp;is"constantly"increasing."Pile"foundation"is"an"important"foundation"for"engineering"project"construction，"and"pile"foundation"engineering"has"obvious"particularity"and"complexity."The"construction"quality"and"pile"state"detection"of"pile"foundation"engineering"are"key"to"ensuring"engineering"quality"and"safety."Acoustic"Transmission"method，"as"an"advanced"non-destructive"testing"technology，"can"accurately"and"quickly"detect"the"internal"structure"and"defects"of"piles."This"article"elaborates"on"the"principle"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"and"analyzes"the"application"examples"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"in"pile"foundation"detection"based"on"specific"projects."The"aim"is"to"fully"leverage"the"advantages"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"and"improve"the"quality"of"pile"foundation"detection.

Key"Words："Acoustic"Transmission"method;"Detection"technology;"Pile"foundation"detection;""Detection"process;"Pile"foundation"quality

建筑、交通、水利等领域对桩基工程建设的质量要求非常高，传统的桩基检测技术存在不足。声波透射法可以对桩体的整体性能进行全面评估，为工程质量控制提供了新的手段和技术支持，有助于减少因桩基质量问题而引发的安全事故，降低维护成本，延长工程使用寿命。

1声波透射法检测技术的原理

1.1测试原理

声波透射法是一种非破坏性检测技术，其通过向被检测物体内部发送超声波，并根据接收到的超声波信号来评估物体的内部结构和缺陷情况。在工程领域，声波透射法被广泛应用于材料的内部质量检测、结构健康监测、缺陷诊断、材料性能评估等方面。声波透射法测试是利用声波在材料中传播时会受到不同材料性质影响而产生的反射、折射和散射等现象的原理。当超声波穿过被检测物体时，会遇到不同密度、不同声速的材料，从而会发生声波的反射、衍射和散射，这些声波在被检测物体内部的传播路径和接收信号的特性能够提供关于物体内部结构和缺陷的信息。

声波透射法具有非破坏性、快速、准确、可定量评估等优点，因此在许多工程领域中得到广泛应用。在具体测试期间，需要先利用超声波探头向被检测物体内部发送高频声波，然后利用接收器接收从被检测物体内部反射、折射或散射回来的声波信号，将所有收回的声波信号进行全面的分析，提取声波信号的传播时间、强度、频率等特性，来评估被检测物体的内部结构和缺陷情况［1］。

1.2技术准备

1.2.1超声波检测装置的选择

超声波检测装置的选择主要取决于具体的检测需求和实际情况。目前常用的装置超声波频率通常在2～20"MHz之间，不同频率的超声波适用于不同厚度和材料类型的检测，高频超声波适用于细小缺陷的检测，低频超声波适用于更厚材料的检测。超声波传感器类型包括单元超声波传感器、阵列超声波传感器等。单元传感器适用于简单的缺陷检测；阵列传感器可以提供更多的信息，对于更复杂的检测任务更为适用。桩基工程的很多施工环境比较复杂，对于在恶劣环境下进行检测任务的需求，需要选择具有防尘、防水、耐高温等特性的超声波检测装置。

1.2.2声测管布设

声波检测技术需要在桩内安装声测管，利用声波在介质中传播的特性，才能实时监测桩体的质量、长度、深度和周围土体的情况，从而为工程质量控制提供依据。声测管的布设应当沿着桩体的纵向轴线，以确保声波能够有效地传播和接收，在每个管段的接头处应该留有足够的空间，以适应声波检测的需要。布设声测管的数量应根据工程实际情况而定，一般一个区域需要布设多个声测管，以对桩体进行全面、细致的检测，具体要求可见表1。

声测管可以通过预埋或后补充安装的方式进行布设。预埋声测管需要在桩浇筑前就将声测管埋入桩体内，后补充安装的声测管则是在桩浇筑完成后通过打孔或粘贴的方式将声测管安装在桩体内部。声测管应与检测设备相连接，确保数据的高效、准确传输，并能够实现在不同深度和位置处进行检测［2］。

1.2.3声波检测的3种方法

（1）桩内跨孔透射法。该方法是通过在桩体两侧设置传感器，利用声波在桩体内部的传播来评估桩基的情况。声波从一个传感器发射，穿过桩体，经过另一个传感器接收，在分析声波传播过程中的衰减、反射等情况后，就可以得出桩体的质量和存在的缺陷情况。

（2）桩内单孔透射法。该方法是在桩体内设置一个传感器，通过发射声波并接收反射波来评估桩基的情况。通过分析传感器接收到的声波信号，可以判断桩体内部可能存在的缺陷、空洞等情况。

（3）桩外孔透射法。该方法是通过在桩体外表面设置传感器，利用声波穿透桩体来评估桩基的情况。通过在桩基表面发射声波并接收反射波，分析声波在桩体内部的传播情况，可以了解桩体的内部结构和可能存在的缺陷。

这3种方法各有优、缺点，需要根据具体工程情况和要求选择合适的方法。

1.3检测流程

（1）明确声测管位置，与设备相应通道接口正确连接。

（2）确定声测管编号，将探头放入相应的声测管中，再按管的编号将探头接在仪器对应的通道上，一一对应，如管1或管A的探头接到仪器一通道上，以此类推［3］。

（3）打开超声波采集设备，并在设置中输入工程信息，如项目名称、被测桩号、桩长和声测管管距等。

（4）将发射和接收换能器都置于声测管的底部，点击采样，观察仪器设置是否合理。若感觉波形显示不佳，则可重新调整增益，等到达到最佳效果。如果出现意外状况，例如：无论如何调整波形的增益与延迟，总是无法调整到很好的显示效果，可能是由于换能器所处位置存在缺陷，可以将各个换能器向上提起同样距离，观察设备上波形的显示效果，如果波形的显示效果逐渐变好，则说明此时的设置无误，然后将换能器重新放回桩底［4］。

（5）调整首波位置，以将首波放置在波形显示区约1/3～1/2处为优。

（6）测试完成后，点击保存文件。

2声波透射法检测技术在桩基检测中应用

2.1项目工程的实际情况

该项目场地的地质条件复杂多样，不同地层的密实度、抗压强度、可塑性等工程特性存在着巨大差异。基于此，该项目在设计桩基参数时，充分考虑并针对不同的土层特性进行合理的设计。在该项目中，选择采用了钻孔旋挖灌注桩（泥浆护壁）桩基础，这种桩基类型在复杂地质条件下具有较强的适用性，能够为项目提供可靠的支撑和承载能力。项目需求规定了桩长设计范围为15～25"m，桩径设计范围为1～1.6"m。此外，桩端持力层为中风化混合花岗岩，设计强度被规定为C35，以此设计来保证桩基工程的承载能力和稳定性达到优良水平。

由于不同地层的土壤特性差异巨大，因此，为了强化桩基工程的稳固和可靠，在施工中，依据实际的地质情况和土层特性对设计和施工进行了精细处理，并考虑到不同岩土层的承载能力存在差异，详细分析了承载能力，以便合理评估和设计桩基的承载能力，确保工程的稳定和安全可靠。经过上述考量和分析，选用了钻孔旋挖灌注桩作为桩基施工方式。钻孔旋挖灌注桩（泥浆护壁）桩基础设计桩长为15～25"m，桩径为1～1.6"m，桩端持力层为中风化混合花岗岩，设计的桩混凝土的强度等级为C35。

2.2声波透射法检测技术的应用

2.2.1地层质量评估

本项目应用声波透射法评估地层的土壤密度、孔隙率和岩石密度等物理特性，根据地层声波速度和声波衰减系数的测定，可以获得地层材料的物理参数。具体数值为：土壤密度为1"600"m/s，在标准数值范围（1"500～2"500"m/s）内；土壤孔隙率为0.3，符合典型数值范围（0.1～0.5）；岩石密度为5"500"m/s，在典型数值范围内（4"000～8"000"m/s）。

2.2.2桩周地层连通性

声波透射法可以识别不同地层之间的相互联系和接触情况，通过评估土层间的连接情况和土壤中的孔隙结构，可以判断桩周土体的稳定性［5］。具体数据包括以下两个方面。（1）土层间的连接情况：确认土-石、砂-黏土等地层间的交界情况。（2）土层孔隙结构：检测显示土壤中不存在的大型空洞或裂隙，没有地层的不稳定性状况。

2.2.3桩底承载层确认

确认桩底的岩土承载层位置和特性对桩基础设计至关重要，声波透射法可以用于确定桩底的持力层深度和桩底土层特性，具体如下。（1）桩底土层特性：典型土层的物理力学参数，包括密度、波速、声衰减等都符合设计要求。（2）持力层深度：声波测试得出的桩底持力层深度为15～20"m，符合要求规范［6］。

2.2.4桩身质量和缺陷检测

本项目应用声波透射法进行桩身的质量和缺陷检测，在获取声波的传播情况后，可以评估桩体的质量和识别可能存在的裂缝和空洞，具体如下。（1）桩身质量评估：桩体的平均波速为4"000"m/s，在典型值范围3"000～6"000"m/s内，证明桩体的整体质量合格。（2）桩身缺陷识别：对可能存在的裂缝和空洞进行识别和定位，结果显示不存在以上问题，证明桩基础稳定性优良。

3""结语

本研究探讨了声波透射法检测技术在桩基检测中的原理、技术准备、检测流程与实践应用，可以明确声波透射法作为非破坏性检测技术，在桩基工程中具有重要的应用意义。合理实施声波透射法检测，可以对地层质量、桩周地层连通性、桩底承载层和桩身质量进行评估和质量控制，为工程设计和施工提供科学依据，确保桩基础的安全、可靠。在实际应用中，还要注意声测管的预埋数量、声测盲区的质量控制，以保证声波透射法检测结果的可靠性和准确性。

参考文献

[1]白晓宇，吴泽坤，桑松魁，等.灌注桩承载特性测试技术研究进展[J].科学技术与工程，2023，23（32）：13649-13664.

[2]纪健，李坤.含空洞缺陷桩基超声波透射法多物理场数值模拟[J].河北地质大学学报，2024，47（3）：44-50.

[3]侯文腾，杜相波，孙康，等.多种检测方法在基桩缺陷检测中的应用及缺陷处治技术[J].工程质量，2024，42（3）：42-46.

[4]陈育光.声波透射法及钻芯法在建筑桩基检测中的应用研究[J].江苏建材，2023（6）：43-45.

[5]曾志崧.多种检测方法在大直径灌注桩桩身完整性检测中的综合应用[J].福建建筑，2023（10）：71-75.

[6]郑晋溪.DBJ/T"13-224—2021《地下连续墙检测技术标准》标准解读[J].福建建材，2023（7）：15-18.