李鹏 王育锋

摘 要：随着现代社会经济建设的不断发展，桩基在交通领域的作用也日益凸显，然而桩基工程作为隐蔽工程，在施工过程中所受到的不确定性因素较多，桩基的安全性以及其施工的质量也越来越受到关注。声透射法检测桩基能够迅速的、准确的、经济的发现缺陷位置、大小、类型等参数而得到广泛的应用。为此，本文基于声波透射法的工作原理，结合具体案例，对其检测应用效果进行了分析与探讨。

关键词：声波透射法;桥梁桩基;检测结果

1 声波透射法的工作原理

声波透射法的原理主要是通过在桩的一侧发射探头把电能迅速转化成声波等机械能，利用探头发出的超声波可穿透混凝土桩的性质，在混凝土桩的另一侧，用接收探头接收超声波并将超声波还原处理成电信号同时做放大处理到可在示波器上清晰显示的程度，数码显示器可清晰显示声波的历时并将打印数值。结合所探测的混凝土厚度、发射与接收探头的距离及超声波脉冲发出与到达时间，可以计算得到超声波在混凝土桩内的传播声速。

利用计算得到的超声波声速可以对桩身混凝土的质量进行直接判断，得到的超声波波速越大说明混凝土越密实;声速越小则说明混凝土越松散，或是声波脉冲传输路径中存在缺陷，如孔洞、裂缝、离析等。通过这一方式能够对桩身混凝土的完整性与质量加以较好的检验。

声波透射法检验桩身质量的主要内容是将测管预埋在桩身中并将测管的下端口密封。利用声波投射法进行测试时，首先把耦合剂（通常采用水或机油）灌入管内并充满，随后将声波发生探头和声波接收探头分别放置在预测管内不同高度，保持一定的高度差。

测试中保持2个探头同时下降或上升。测试可以选择自动法或者手动法，若选择自动法，则需要将声波探头沿桩长提升或下降1次;如果选择手动法，则需要在探头提升一定距离后进行1次检测，以取得波速沿桩长的变化曲线。在正常混凝土桩中声波的传播速度是：3200～4000m/s，如果传播过程中遇到的混凝土存在一些缺陷，那么声波就会出现衰减的情况，有些声波会跳过缺陷传播，这就在一定程度上延长了传播时间，使波速减小，这种情况可称之为漫射现象。

如果传播过程中遇有空洞的空气界面，就会出现反射和散射，这会减小声波传播的波幅。导致混凝土无法连续的这些缺陷最终导致声波的传播路径复杂化，波形畸变。因此，超声波在存在孔洞、裂缝等缺陷的混凝土中传播时，则超声波波幅会较正常波幅大幅减小，声时会加大，波形发生畸变情况。

2 声波透射法在桥梁桩基缺陷检测中的应用要点

1）设备仪器选择。在具体应用过程中应对其仪器设备进行选择设置。其中，声波透射法中的收发换能器主要负责其声波发放、接收任务。其具体参数设置如下：第一，该仪器设备的外径小于测管内径，有效工作段长度不大于150mm;第二，该谐振频率要设置在30-50kHz，且水密性满足1Mpa水压不渗水;第三，声波透射法中的设备检测仪器需要具有一定的可视性、显示功能。可以实时显示与自动信息记录检测;第四，该仪器设备系统频带宽度应设置为1kHz～250kHz上下之间，且最小采样相关间隔需小于0.5μs，其测量误差率应小于3%。

2）声测管埋设。在声测管埋设置中一定要注重其科学性、合理化。具体如下：当桩径小于等于800mm时，根据实际情况与具体要求埋设2根以上的声测管;该桩径应在800mm-1600mm之间。此时应该埋设4根以上声测管器材;当桩径大于2000mm时，可以预埋4根以上的声测管。同时，声测管内径宜50-60mm。对声测管布置，需要对其进行沿桩身通长设计，且对其下端进行封闭，目的是保障其焊接质量，防止混凝土跑浆至声测管内。在进行混凝土浇筑之前，一定要对声测管进行有效加固与绑定，保证其各个声测管的有效平行。

3）现场检测要点。第一，对声测管畅通实际情况进行检测，先对声测管进行清水注满，并将其收发换能器安放在不同设备声测管当中去。第二，平测中，收发换能器在进行提升流程一定要与中其保持深度一样;第三，斜测中，收发换能器进行提升流程中一定要对其高差进行保持，其两个相关换能器连线同其水平角度应小于40°。在其进行质量检测当中，一旦发现其记录信号中程曲线产生异常变化，可以对其声测线及运用斜测、扇测等手段等进行增加，为排除其非桩身原因造成的异常变化奠定基础。

4）数据分析。在选择声波透射法对其桩基进行检测中，主要以采集获得的声速、波幅、声时等相关参数进行分析，将桩身混凝土的质量问题进行充分体现;同时，也可以选择计算声时的方法，即在深度曲线上相近两点连线中的斜率及声时差统计，并对其进行乘积PSD，最后进行其质量确定。在其实际测量中一旦发现其参数出现明显差异，可认定该桩身中的质量存在严重问题。另外，在对桩基质量检测过程中，可以综合以下方法，例如：平测法、扇测法、斜测法等技术手段。进而为桩身缺陷的主要情况及情况程度进行判定。当然，也可能发生该声测管出现不平行等情况，主要是该桩身质量出现问题引发的声学参数异常变化，进而会对从检测实质结果造成波及。出于保证检测结果的科学性、精准性角度出发。一定要对其进行规范纠正。最后，一定要结合该工程地质实际情况、施工技术、施工规范标准及采集信息数据等，为桩身的完整性进行科学、合理划分，结合各种因素进行全面判定。

3 案例分析

该桥梁工程桩基采用混凝土进行灌注，混凝土强度为C30，工程共灌注421根桩，桩径为1000mm，桩长28m。根据岩土工程勘察报告，该工程地层情况如下：

1）杂填土，平均厚度为3.47m，杂色，松散，土质不均，主要成分为碎砖碎石混粉土，局部为混凝土地坪。2）粉土，平均厚度为5.36m，灰黄色，湿，稍密中密，含云母碎片，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度和韧性低。3）黏土，平均厚度为5.89m，灰黄色，可塑，含铁锰质浸染和少量钙质结核切面光滑，韧性和干强度中等。4）粉质黏土，平均厚度为8.74m，灰黄色，可塑，切面稍光滑，韧性和干强度中等。5）粉土，平均厚度为6.86m，灰黄色，湿，中密密实，含云母片，搖震反应迅速，无光泽反应，韧性和干强度中等。6）粉砂，平均厚度为5.69m，灰黄色，饱和，密实，颗粒级配差，含云母碎片，偶见砂盘，粒径2-7cm，偶见贝壳碎片。7）黏土，平均厚度为4.88m，灰绿色，硬塑，含铁锰质浸染和钙质结核，切面光滑，韧性和干强度高。

本次检测主要检测桩身完整性和均匀性，一共检测了30根桩基，桩径有三种，800mm，900mm，1600mm，桩长分别为6m，4m，8m。检测工作参照现行基桩检测技术规范，本文选取了其中2根桩基的检测数据进行分析，分别是1号基桩和2号基桩。

第一，1号基桩桩长7m，当以声速作为判据时，根据检测数据可知，桩身上部1.4m及2.1m处声速明显低于临界值4.084km/s。当以声幅作为判据时，其值也低于声幅临界值88.4dB，并且声时明显变长，PSD曲线发生突变，由此可以判断出这两处可能存在一定缺陷。5.9m～6.6mPSD曲线和声波声幅异常情况较严重，初步判断存在缺陷，缺陷可能是由于混凝土离析出现粗骨料大量堆积细骨料较少造成的，该桩属于Ⅲ类桩。第二，2号基桩桩的声速以及声幅都不大于临界值，PSD曲线没有发生突变，由此判断该桩的桩身完整性较好，属于Ⅰ类桩。

相较于其他的桩身完整性检测方法，声波透射法实时反映桩内各点的声时声速波幅等数据，克服了受桩长限制的缺陷，并且检测时对桩身无损伤，检测结果准确可靠，因此得到高度认可和广泛应用。

4 结束语

综上所述，桩基是桥梁工程的基础，属于隐蔽工程，在施工条件、地质环境、机械设备等众多因素的制约下，很容易出现断桩、离析、缩颈等桩基病害，这些病害将会对桩基耐久性、承载力造成严重影响。若无法及时、有效地对相关病害进行检测与处理，势必会危害整个桥梁结构的安全。基桩的完整性无损检测方法有很多种，常使用的方法有低应变法、高应变法、声波透射法及钻芯取样法。其中，声波透射法以其灵敏度高、速度快、成本低等优点在桥梁桩基缺陷检测中使用最为频繁。

参考文献

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[2]李民.声波透射法在桥梁桩基检测中的应用[J].中国新技术新产品，2015，（19）：122-122.