论超声波法在桩基检测中的应用

论超声波法在桩基检测中的应用

邓晓鹏

中山市建设工程质量检测中心有限公司528400

摘要：桩基，是一个工程的地下结构之一，因为位于地下，所以检测具有一定的难度，必须使用一些现代化的、专业的仪器和设备才能进行检测工作。目前，超声波法是检测桩基使用频率最多的方法之一，其检测准确率较高，应用较为广泛。本文对如何使超声波法在桩基检测中应用作出初步探究，首先概述了超声波法原理，接着研究了超声波法在桩基检测中的应用方向，最后将超声波法的应用步骤进行概述。

关键词：超声波法；桩基检测；应用

引言

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超声波法在桩基检测中的应用原理

（一）超声波在桩基检测中的类别

在桩基检测中，超声波法的应用按照其传播形式和接受途径可分为回波法、透射法两大类。使用的范围上，其中回波法一般在均匀介质中使用，比如桩基金属结构的检测；而透射法则用在非均匀的混凝土、钢筋结构组成的桩基中。通常情况下我国桩基检测中使用透射法比较多，因此，本文着重对透射法的原理进行概述。

（二）超声波在桩基检测中的应用原理

众所周知，我国的桩基大多为多相非均匀材料构成，有混凝土、水、空气孔隙等，还可能会存在着疏松、空洞等瑕疵，这些瑕疵都会使得混凝土声阻降低。而声波属于一种弹性波，如果将桩基的混凝土介质看作是一个弹性体，那么声波在混凝土中的传播必然会遵循弹性波的传播规律。将透射法应用于桩基检测的主要原理是，施工阶段时在桩基内事先预埋好检测管，以此作为超声波法检测过程中超声波的检测通道，并且在检测管中充满一定量洁净水来充当检测的耦合剂。当做好这一系列前期准备工作之后，把检测设备的超声波发射探头和接收探头分别放在铺设好的声测管两端，超声波脉冲在经过被检测的桩基之后就会被接收器接收，采集并记录超声波脉冲经过桩基所需时间、超声波穿过被检测桩基之后产生的波幅以及超声波的主频率、波形等后续分析所需要的数据。超声波传播的过程中，其强度会受到混凝土等桩基组成物质的影响，产生散射、被吸收、扩散、衰减，所得到的数据会因此发生一系列的改变，超声波检测法就是以这些数据为依据，对混凝土桩基的施工质量、缺陷位置等开展判断与分析，并作出最终的质量评判。其主要检测声参数主要包括：声时T，也就是混凝土测距间声波传播所需时间；波幅A以及频率F。简单来说，超声波在桩基检测中的应用可以通过下图表示：

2超声波法在桩基检测中的应用

超声波法作为一种研究日益深入的检测方法，在桩基质量判断、桩基结构健康状况检测、桩基完整性检测方面当前应用比较常见。

2.1桩基健康状况评定

2.1.1对桩基及其构件裂缝深度进行检测

受不合理的设计、不够规范的施工管理、自然灾害等因素影响会出现桩基及其构件裂缝，使得已经出现裂缝在混凝土结构在施工的时候或者机械运行的过程中，桩基后期耐久性、整体结构的承重能力等将会直接影响。如果想对这些裂缝采取行之加固方式、有效的修补，全面了解其裂缝的深度、性质、宽度等基础知识是必然的，然后进行才其，而既对其裂缝进行有效检测的首选的方法就是超声波法，又不破坏桩基现有混凝土结构。超声波法又可仔细化分为钻孔对测法、单面平测法、双面斜测法等，根据裂缝深度、裂缝所在部位等现实情况，选择最适合视桩基及其混凝土部件的的裂缝深度检测方法。

2.1.2对桩基混凝土强度进行检测

利用超声波和强度在混凝土中的传播参数之间的关系为根据对桩基混凝土结构强度进行检测，常常衰减系数、声速等是指的传播参数。由于桩基混凝土结构中超声波穿过，会产生一种剪切或者是拉伸压缩应力应变在混凝土的微区中。然而，因为在检测混凝土强度时需要大量的参数，参数会受到许多的因素影响，混凝土强度与超声波传播之间的简单关系建立是比较困难。所以，这种方式目前处在试验中阶段，因此没有大范围扩张应用。

2.2超声波法在桩基质量判断中的应用

类型、尺寸、位置、桩身受力强度、变形、施工工艺、场地条件等多方面是对桩基进行检测的主要内容，并且桩基强度的检测是最为重要的。桩基出现事故的机率和事故发生的频繁性由于桩基质量的好坏和所决定。在现实工作中能发现，初期地形勘察、施工工艺、施工设计、检测工作中的某个或某几个步骤存在着问题都将是桩基发生事故的原因，当然在完成之后受到周围环境的影响，桩基基础遇到损破坏也可能是。在桩基质量检测中超声波法能够发挥不可或缺的作用，它可化分为桩基承载力检测和桩身完整性检测两种。

3超声波法在桩基检测中的应用步骤

利用超声波法，无论是对桩基构件裂缝深度进行判断还是对桩基混凝土强度进行检测，都需要按照一定的步骤进行。

（一）声测管预埋

运用超声波法对桩基进行检测则必须要先在待检测的桩基内预埋声测管，按照桩基直径的不同可将预埋的声测管数量分为以下两种：如果待检测的桩基直径小于1.5米，则埋设声测管的数量一般为三根；如果待检测的桩基直径大于1.5米，为了方便检测，一般需要埋设四根声测管。除此之外，在声测管的选择上还需考虑其材质是否适宜，最好选择金属管做为声测管。管与管之间进行连接时，选择螺纹连接比较合适，并且需要确保声测管内径要比换能器的外径大1.5厘米。声测管捆扎方式与钢筋笼捆扎方式相同为宜，并保证声测管的底部是封闭状态，管口比桩基高大约30厘米，在管口处加盖。声测管预埋可以简单表示如下图：

（二）超声波检测应用步骤

首先，需要以桩基直径的大小为依据选择出最为合适的换能器及其他仪器设备，并设定仪器参数。需要注意的是，在仪器、参数均已确定并正式开始检测之后，不可对其随意改动。此外，还需确保对同一根桩基进行检测时，发射声波的电压必须保持不变。其次，把接收和发射两个换能器分别放置在两个声测孔的顶部或者是底部，但是需要保持在同一高度，在等距、同步的情况下保持移动，对声学参数逐一测定和记录，并记录下此时换能器所在位置的深度。在这过程中，需要时常校对核定换能器所在位置的高度，并确保同一个换能器前后测点的间距在250毫米以内。另外，在相互对测的过程中，发射和接收两个换能器必须要保持相同的标高并同步升降，随时进行校对，确保其累计相对高差不超过20毫米。再次，测点之间的距离必须要保持在0.2米至0.5米之间，一旦在检测过程中出现异常响动，则必须在适当的测点采取加密措施。在进行检测的时候，尽可能的由下自上进行，对于不正常的波形应当及时记录，并且通过平测、双向斜侧等方式进行加密测量。如果是有多根声测管的桩基，可以按照两根一组的方式进行分组，以组为单位开展检测。最后，在检测完成之后，还需要对桩基进行随机抽检。抽检量必须保持在桩基试验检测量的10％至20％之间，声时相对标准差和波幅相对标准差要分别控制在5％、10％的范围之内。

4结束语

对于桩基的检测方法除了超声波检测法外还有其他检测方法，但是相比较而言，超声波法更能够快速检测出桩基的缺陷所在，对其位置的判定较为准确，同时也可以更加真实的反应内部的真实情况，加之操作简单，目前已逐渐成为了使用最为频繁的检测桩基质量的方法。今后，为求进一步提高检测的准确性需要相关技术人员持续对该项检测方法进行深入研究与探讨。

参考文献：

[1]超声波法在桩基检测中的应用研究[J].刘强.现代物业（上旬刊）.2015（07）

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

[3]超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究[J].陈王剑.黑龙江交通科技.2014（02）

[4]超声波透视法在桩基检测中的应用[J].刘德贵，姚勇，王宁.路基工程.2009（02）

[5]浅谈超声法检测灌注桩的应用[J].曾永军，赵伟封，林江奕.山西建筑.2006（18）