浅析声波透射法在桩基质量检测中的应用

时间：2024-05-17

（重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，重庆 400033）

0 引言

为了能够使桩基承受住所有的荷载力，避免出现由于承载力不足导致的不均匀沉降、断桩等问题，相关人员应该通过检测手段提高桩基的质量，增强其承载力，该文将针对声波透射法的概念以及使用时的注意事项进行简单的介绍，并阐述某一工程检测的内容，希望能推动桩基质量检测技术的提高。

1 声波透射法在桥梁桩基检测工作中的应用机理

桥梁桩基检测使的工作原理是通过声波的特性进行检测。一般而言，声波透射法适合用于已经做好相应准备工作的混凝土中，以便于检测混凝土灌注桩身的完整程度，如果发现缺陷，也能快速地锁定缺陷存在的位置。声波透射法的基本原理为使用超声脉冲波技术，并对其反馈回来的各项数据进行记录。在通常情况下，如果是混凝土桩柱中存在问题，则超声脉冲波就会出现一定的波动，而声波检测仪所接收到的信号也会与正常信号存在明显的不同[1]。在具体操作时，可以分为以下2 点。1）相关人员应在被测桩内部预埋2 根或以上的声测管，保证其状态为互相平行的竖向状态，之后需要在其中注入清水作为耦合剂，并在管中搁置超声波脉冲发射接收转换器，进而保证超声仪激发出的超声波能够穿透桩基桩体。2）相关人员可以通过显示器显示出超声波，进而进行相应的判读工作。通过以上流程，相关人员能够得知绝大部分桩基桩身中存在的问题，如果是桩基内部出现孔洞、蜂窝等质量问题，超声波就会出现绕射或散射的现象，通过超声波到达的时间以及波形畸变等状态，就能有效地判定桩身内部是否存在缺陷，并且能够对桩体的混凝土密实度以及其他参数进行收集，进而判断桩身的整体情况。对于完整或存在一定缺陷的桩基，在进行声波透射时得到的波列图并不相同，因此，通过波列图，专业人员就能确定桩基内部是否出现了问题。

如果是确定桩基内部出现问题，就可使用平测法，对存在缺陷的桩基位置进行精准的检测，但是这种方式无法对具体地点进行检测，因此，可以借助斜测法进行检测。这一方法需要将收探头与发探头之间的高差控制在合理范围内，在设计高差时，应该考虑到铅垂面上放置的径向换能器具有的指向性，因此，收发探头之间的高差应小于两者之间的水平距离[2]。当检测到问题地点时，超声波的信号便会出现畸变，此时，通过两探头的高差，对异常区域的范围进行预估，就能快速地判断桩身问题的出现地点，如果是桩身问题较轻，就能够轻松地判定问题存在的地点，但如果是测试管附近存在夹泥现象，则超声波的畸变位置便会缩小，但畸变的范围却会扩大。

表1 声波透射法检测数据列表

2 声波透射法检测结果观测方式

该段将通过模拟某工程现况，对声波透射技术进行分析。首先，相关人员应对这一施工拟建场地的土层情况进行分析，并根据当前所收集到的数据，选择适合的施工方式。该文中提到的拟建场地在地上两层与地下一层中，施工人员使用直径约为1 000 mm 的冲孔灌注桩，共计127 根进行施工作业。该次检测选取了总桩数的10%，共计13 根桩体。在检测时，相关人员将接收与发射换能器分别放置于2 个超声波检测管中，并在保证2 个检测管处于同一高度的情况下，对其进行同步移动。2 个测点的间距约在100 mm 的范围内。在检测时，相关人员应从检测管底部开始，逐步向上对整个检测管进行检测。

通过对检测结果进行分析后可以得知，在桩长范围内，声速较为稳定，其数据的最大值为4.667 km/s，而最小值则为4.003 km/s，通过计算后可以得知，这一数值的标准差为0.069，波幅标准差则为0.986，PSD 曲线无较大突变，波形均匀，结合上述数据后可以得知，桩体较为完整，且材质均匀，桩体性质较为优越。与此同时，相关人员应对2 号桩体的2 号声测管所生成的参数进行分析，2 号桩桩长为27.0 m，而2 号声测管在4.5 m 的深度时，局部区域的声速明显低于临界值，且PSD 曲线发生连续突变，且对应深度的波形出现明显的畸变，可见这一深度中出现了孔洞或者大面积的桩体缺陷。

3 声波透射法在桥梁桩基检测工作中的应用要点

3.1 声测管埋设要点

在进行声测管的预埋时，相关人员应严格地按照施工需求进行施工操作，当桩基的直径小于1.5 m 时，应在规定范围内预埋3 根左右的声测管，如果其直径大于1.5 m，应将声测管的数量控制在4 根，以便于确保声波透射法的精准度。

然后，在完成声测管的埋设工作后，相关人员应使用钢板对声测管的底部进行焊接工作，在这一环节中，施工人员应根据实际情况，选择适合的施工方式，进而保证焊接的整体质量符合相关规定，避免出现漏浆等会影响整个检测的质量问题。最后，对钢筋笼内部进行声测管焊接时，应该保证每个焊接管处于平行状态，并通过焊接的方式，对所有接头位置进行处理，最后再将其埋入桩底中。在进行这一环节时，需要考虑到声测管的管材大小，如果使用的管材直径较大，则需要使用分段式焊接方式进行施工。

3.2 收发换能器安装与使用要点

在实际的桩基检测过程中，在使用声波透射法期间，检测人员首先应将扶正器安装到位，并在声测管中安装发射换能器以及接收换能器，并且在安装完成后对换能器的安装情况进行细致的检查，进而保证后续的工作能够正常进行，并保证其升降状态不会出现任何问题。在进行桩基检测过程中，为了提高信号检测的相关性能，工作人员需要对检测仪器的各项数据加以调整控制，并保证显示器能够清晰地显示超声波，进而保证其精准性[3]。

在进行检测点的设置这一环节中，相关人员需要保证监测点之间的距离约在0.2 m ～0.5 m，如果在检测过程中发现异常情况，或者检测结果并不明确等状况，在后续的桩基检测工作中，需要结合桩基检测工作的实际情况，对相应的监测点进行适当处理，从而保证施工过程中的各项环节均能够得到较为妥善的处理。在使用2种换能器时，相关人员需要按照从上至下的顺序，对检测出的各项内容进行非常精准的记录，此外，如果在观察记录数据的过程中发现异常情况，则应根据实际情况，选择斜测法、扇形扫描方等多种超声波形检测方式进行检测工作。

3.3 检测现场问题处理要点

在使用声波透射法进行检测的过程中，可能会出现各种问题，这些问题可能对整个施工过程带来极大的不便。因此，检测人员应对检测时出现的问题与现场的实际情况进行整理，从而得出可能出现的问题，并针对这些问题进行排查。需要注意的是，检测现场信号消失问题可能是因为设备系统出现问题或者声测管内部无水所导致的，因此，出现这一状况时，相关人员可对声测管中是否存在清水进行检查，并排除设备系统中可能出现的故障，以此确保相关人员能够及时处理这一问题。此外，如果要保证发射换能器与接收器等设备能够正常运行，相关人员便需要定期对设备进行检修工作，一旦在检修过程中发现问题，就需要在第一时间对问题原因进行排查，并对问题零件进行更换，以保证设备运行的稳定性。此外，如果在接收换能器运行过程中出现问题时，可先将声测管取出，如果声波恢复正常，就表明设备出现了某种故障。