浅析声波透射法在基桩检测的应用

一 、引言 与其它方法相比较，声波透射法有以下特点：

1、 检测全面细致，检测范围可覆盖整个桩长的各个断面，几乎无检测“盲区”

2 、检测结果准确可靠，全桩长的断面扫描检测，加上短距离时声波对较小范围的缺陷也较为敏感，可以较为准确的各缺陷部位在深度方向的准确位置和范围，便于缺陷的分析与处理。

3 、不受桩长、 桩径的限制 ，也不受场地的限制。

4 、检测较为快捷方便。因此该方法已成为大直径、长桩的混凝土灌注桩完整性检测重要手段

本文结合在使用北京康科瑞非金属声波测试仪在桩基检测工程中的应用，对声波透射法的检测做出一些总结 。

二、检测实例分析 ⑵桩2也为摩擦灌注桩，设计桩长44.6米，桩径 1500mm，混凝土强度等级C25.其中3个剖面18.6米处同时出现声学参数异常，异常范围的波速比平均波速下降 20 %，波幅比平均波幅下降 30dB;该桩判为Ⅱ类桩。

三、超声波检测中的若干体会

1、应正确理解并处理相关规范中关于桩身完整性的判定

基桩检测的相关规范中，根据桩身是否存在缺陷及存在缺陷的严重程度，将桩的完整性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 、Ⅳ共四个类别；并根据各检测剖面的声学参数异常点的分布情况及异常点的偏离程度，决定被测桩的完整性类别；对实际的检测数据，采用概率法确定声速临界值来评判声速是否异常，采采用平均幅度减去6dB作为幅度临界值来评判幅度是否异常。

但是由于混凝土是集结型的复合材料，多相复合体系，分布复杂界面（骨料、气泡、各种缺陷），因此其检测的声参数据波动较大，加上灌注桩的混凝土需要自密实、地质条件以及成桩工艺复杂等情况，其声参量的波动性就更大了，因此在实际测试的过程中完全不出现异常测点的可能性较小，因此不能机械的理解并执行规范中桩身完整性的判定标准（规范对声参异常判断均采用“可判断”），否则工程上很难有Ⅰ类桩，也不符合桩的完整性分类的定义。因此理论异常点只是可能的缺陷点，还应结合实际，根据以下五个方面进行综合判定。

① 异常点的实测声速与正常混凝土声速的偏离程度

② 异常点的实测幅度与同一剖面内正常混凝土幅度的偏离程度

③ 异常点的波形与正常混凝土的波形相比的畸变程度

④ 异常点的分布范围及其他剖面异常点的分布情况

⑤ 桩的类型（摩擦型或端承型）、地质情况及成桩工艺，桩的类型及地质情况决定了混凝土的压应力及弯矩大小随深度的变化规律，因此相同大小及程度的缺陷在桩身不同深度对该桩是否达到设计要求的影响程度差别较大，应适当加以区分

2、判断混凝土质量的几种声学参数的比较

声速：声速的测试值比较稳定、重复性较好，受受非缺陷因素影响小，在同一根桩的不同剖面以及同一工程混凝土配合比相同的不同桩之间相互比较，是判定混凝土质量的主要参数，但是声速对缺陷的敏感度不如波幅。

波幅：接收波波幅通常指首波波幅，即第一个波的前半周期的幅值，在发射强度一定的情况下，波幅值的大小直接反映了超声波在混凝土中传播衰减的情况，波幅对缺陷很敏感。是判断混凝土质量的另一个重要参数。但是波幅的测试受仪器设备性能、换能器耦合状态以及测距等诸多因素的影响，同条件下在同一根桩的不同剖面或者不同桩之间不具备可比性。

波形：接收波形也是反映混凝土质量的一个重要信息，它对混凝土内部的缺陷也很敏感，在在现场检测时，除逐点读取首波的声时、波幅外，还应观察整个接收波形态的变化，作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要参考信息。

3、声学参量与缺陷性质的关系

混凝土内部存在缺陷必然会引起声学参量的变化或波形畸变。

① 对于混凝土离析造成的骨料堆积、砂浆缺少的缺陷，由于骨料声速高于砂浆，因此该缺陷处的声速基本不会比正常混凝土低甚至偏高，但是声波经过的界面明显增多，导致幅度下降。相反对骨料少而砂浆多的低强度区其波速偏低，但幅度基本不变甚至偏高。

② 对于坍塌形成的缩颈、夹砂夹泥缺陷，导致该处的声速、幅度较正常混凝土均有明显下降，因为缺陷介质的声速低于混凝土，衰减系数高于混凝土。

③ 桩底一段深度范围内的波速和幅度的明显下降表明桩底存在一定厚度的沉渣，因清孔不彻底遗留在成孔过程中的地层松散体，成分复杂、波速低、衰减大。

④ 桩头部分波速和幅度明显、缓慢下降一般表明该范围内浮浆过多、强度较低，因为灌注桩浇筑工艺会导致在浇筑过程中上部骨料较少，浮浆及气泡较多，如果浇筑到桩头部位时上述浮浆未排除会造成波速和幅度及强度降低。

⑤ 若导管提升不当，或施工故障导致停留时间过长，拔管清理不干净、二次浇注，形成断桩，造成声速和幅度的急剧下降、波形严重畸变或无法接收波形，且所有其他剖面的大致相同深度范围均会存在上述异常情况。

对于缺陷的性质除根据声参量的变化情况外，还必须结合地勘报告、施工工艺、甚至施工记录综合分析进行判定。

四、检测现场常见问题或故障的判断及处理

1、检测过程中接收信号突然消失

有两种原因可以造成此类现象，一是声测管内无水，二是设备系统故障。首先应检查声测管内是否有水，可在采样状态下迅速往管内注水，至现象消除。否则将换能器提出声测管，平行靠近（5cm左右）放在空气中，采样观察是否有波形。无接收波形则是设备系统故障。

2、发射正常接收时好时坏

换能器刚下水测试时波形正常，一会儿波形逐渐异常，甚至无接收波形，提到声测管外面后波形正常，或提出声测管外、待换能器干燥后波形正常。该现象是由于换能器信号线破损（漏水）、水密性丧失、遇水压大时渗透到换能器主题造成，换能器故障。

3、桩头最后一测点声速、幅度急剧下降

一些桩在桩头部位的最后一个或几个测点的声参量急剧下降，而桩头部位混凝土表现良好。该现象可能是在剔除桩头（使用机械设备）时，引起声测管与混凝土脱离（产生间隙）或者混凝土局部破损（产生裂隙）而造成。可在声测管外壁或桩头混凝土浇清水，该现象会好转。

五、小结

随着城市建设的飞速发展，越来越多的工程对混凝土灌注桩要求做超声波检测。本文结合实际工作体会，对声波透射法检测基桩完整性和现场检测中遇到的一些常见问题进行了总结，旨在给该领域工作的同仁提供一些参考，不尽全面准确，有待大家进一步指正交流。

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