声波检测技术在桩基完整性检测中的运用

声波检测技术在桩基完整性检测中的运用

周,凯

南京市建筑工程质量安全检测中心  江苏省  210017

摘要：为进一步提高声波检测技术应用价值，文章围绕桩基完整性检测，从检测设备参数设置、声测管埋设等方面入手，提出了一些声波检测技术运用要点，最后分析了声波检测的判断依据，希望能够为相关研究提供一定的参考。

关键词：声波检测技术；桩基完整性；检测；运用

前言：桩基是建筑工程的核心组成部分，在维护建筑结构稳定性方面发挥着非常关键的作用。为确保桩基作用价值发挥，需要在不对桩基使用性能与安全性造成损坏的前提下，加强对桩基完整性检测，了解评估桩基材料及结构的连续性、完整性、安全性等，其中声波检测技术可以满足上述要求，因此有必要对该技术在桩基完整性检测中的运用进行深入探讨分析，从而更好地发挥声波检测技术作用价值，维护建筑建设稳定安全。

1合理设置检测设备参数

在桩基完整性检测过程中，应用声波检测技术，首先应合理设置检测设备参数，注重落实以下几点要点：

（1）合理设置设备外径，要求该外径不得大于测管内径。（2）合理控制谐振频率范围，通常控制在 30～50k Hz内，且保障水密性满足实际检测要求。（3）设置声波检测系统频带宽度在10～250k Hz，采样的时间间隔应不超过 0.5μs，以此可以有效降低检测结果误差。（4）桩基通常以混凝土材料为主，在桩基浇筑时，通常会采用钢筋笼作为桩基骨架。钢筋笼本身的绑扎密实度相对较低，在进行钢筋笼吊装时，作用力较大，很容易导致声测管出现变形、位移问题。为避免这一问题，声测管的直径应比换能器高出10mm左右，如此更利于声测管上下移动，提升声波检测效果。

2做好声测管埋设工作

在开展声测管埋设工作时，应落实以下几点要点：

（1）合理选择声测管的数量。应用声波检测技术进行桩基检测，主要是以声测管内的声波变化为依据，计算分析桩基截面质量。因此在理论上，采用的声测管越多，检测截面也会越多，那么检测结果也会更加全面，检测精度也会越来越高。但随着声测管数量增加，声波检测成本也会越来越大。因此出于成本节约的考虑，并不是声测管数量越多越好。在具体实践中，可以根据我国JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规程》，基于不同的桩基直径，预埋不同数量的声测管，具体如表1所示。（2）在埋设声测管时，注意应与桩基之间保持平行状态。如果声测管与桩基之间不平行，在后续检测时，声波之间很容易产生互相干扰，不利于检测精度提升。（3）在布置声测管时，为防止跑浆的混凝土混入声测管内，应注意加强声测管的焊接施工，并沿着桩身，做好声测管通长设计工作，封闭声测管的下端，最后再进行混凝土浇筑。（4）在声测管中，还应放置换能器，通过该装置接收和发射信号，要求换能器能够同步升降，且测点距离控制在100mm以内。

表1：桩基声波检测声测管数量选择

3落实现场声波检测工作

在桩基完整性检测现场，运用声波检测技术，应落实以下几点要点：

（1）提前掌握桩基相关施工技术资料。在正式开展声波检测前，需要了解桩基施工情况，比如桩基浇筑时间、桩长缝信息，如此一来，在检测时，结合以往经验，可以对声速变化情况有一个大致的认知，并能及时排除外在干扰。比如可以向施工人员询问在开展桩基浇筑施工时，是否发生了一些特殊情况。究其原因在于，结合以往实践经验来看，大部分出现缺陷问题的桩基，在浇筑期间都会出现一些异常反应。此外，在现场了解情况时，还应特别注意检测时间。因为工程项目在实际建设时，通常会按照施工进度计划安排施工工作。但一些工程人员为节约时间，会选择在混凝土尚未达标前，便安排检测人员去检测，这很容易造成检测错误判断，影响最终桩基检测结果。因此必须要关注检测时间，在混凝土浇筑14d后，强度达到标准再进行检测。（2）声时的修正。在实际进行声波检测时，注意做好声时修正工作，声波从探头发射直到另一管里的探头接收会有一定的时间间隔，在声测管内超声波传播也需要一定时间，因此需要在后续扣除上述时间，做好声时修正，才能提升声波检测精度。 （3）管距应选计算值。在浇筑混凝土之前，钢筋笼上管距从桩顶到桩底基本都能保持一致，但后续在进行混凝土浇筑后，其间会受到浇筑过快等因素的影响，导致声测管发生了倾斜，而管距对声速等参数的变化也会带来影响，那么在后续检测时，很容易造成误判。当下很多资料建议声波检测应选择在桩顶相应声测管外壁间净距离，但笔者通过对以往工程经验进行总结发现，检测管距按照管外壁间净距离计算，而不是实测距离，最终获得的检测结果更加准确。（4）在实际进行声波检测时，应注意从底部开始移动，最终达到设计桩顶标高位置，如果在此期间，发现了可疑部位，可选择应用扇形、斜侧等检测方法重复进行检测，还可以适当加密测点，如此可以准确定位桩基缺陷位置，提升检测准确性。

4声波检测判断依据

在桩基完整性检测过程中，应用声波检测技术，还应关注声波检测判断依据，通过这些依据，可以发现桩基存在的质量缺陷问题。具体应关注以下几点判断依据：

(1)声速。声速是指在混凝土中声音传播速度，通过该项参数变化，可以了解桩基混凝土内部构成形式、弹性模量等信息。尤其是当桩身混凝土本身存在缺陷问题时，声速将会出现畸变。如果通过声波检测，发现收集的超声波数据波动幅度相对较小，可以运用低限值制判断方法。该方法的参考公式为：

（1）

在（1）式中，是指第个测点声速值，单位：km/s。是指声速低限值，单位：km/s。

结合以往大量检测数据统计分析，可以得出大概的波速标准分级，不同级别的波速，代表着不同桩基混凝土品质，具体如表2所示。

表2：波速标准分级代表的桩基质量变化

（2）波幅。 波幅是指能量衰减的变量，通过这一参数，可以了解桩基混凝土的不均匀性特征，比如通过波幅变化，可以判断桩基混凝土是否存在蜂窝，孔洞、离析等问题。波幅与波速两个判断指标相互对应，综合分析，可以得出更准确的判断结论。在实践运用中，通常会采用首波波幅。在具体计算分析时，一般会利用声幅平均值减去 6dB 振幅临界值。如果测量幅度比振幅临界值要小，说明检测区域为疑缺陷区域。具体计算分析公式如下：

（2）

（3）

在上述公式中，是指声幅临界值，单位：dB。是指声幅平均值，单位：dB。是指测点个数。是指第个测点的相对幅值，单位：dB。

（3）PSD。 该技术参数与时间差构建了联系，在进行声波检测时，如果声时变化较大，PSD 也会出现大幅度变化。因此这一参数对桩基混凝土缺陷是否敏感，还能够排除对声测管不平行带来的误判。

（4）频率判据。在进行声波检测时，声波的波脉由多个频率波组成。波频率不同，其在桩基混凝土中的衰减程度也会有所差异。比如桩基混凝土存在质量缺陷，超声衰减会比较严重，那么接受波主频率将明显降低。

总结：总而言之，在桩基完整性检测的过程中，声波检测技术是一项比较常用的技术，针对该项技术的应用实践，必须要立足整个应用过程，从装备参数的设置、声测管埋设等方面入手，注重加强声波检测技术运用要点的落实，促使声波检测技术发挥出应有的作用价值，及时发现桩基存在的质量缺陷问题，更好地保障建筑工程建设稳定安全性。

参考文献

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