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[摘要]本文主要讨论的是超声波透射法在桩基检测中的各种应用，运用超声波透射法可以对桩基的质量进行检测，并且可以分析出工程中的缺陷，对工程的竣工及质量做出一些科学的依据。
[关键词]超声波透射法 桩基 检测
[中图分类号] TU894 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-263-2
1为什么要采用超声波透射法在桩基中进行检测
超声波的无损检测法不仅可以在不破坏桩基结构的条件下直接在结构上进行重复的测试，而且可以确定混凝土的缺陷与质量。它适用于工程完成后的检验工作及在建设期间混凝土的质量的检测。由于社会的不断发展，我国的经济，文化等都发生了大规模的改变，如高楼，桥梁等越来越多的基础工程都开始采用直径大的钻孔混凝土灌注桩的地基的基础的形式，所以桩基监测也相应的得到了较为广泛的应用。
2浅析超声波透射法的原理
根据混凝土声学参数的测量值的相对变化来分析及判断工程缺陷的范围以及位置，以此来评定桩基混凝土的质量之间的不同，这就是超声波透射法桩基检测。
由于声波属于弹性波的一种，如果把混凝土这个介质看成是弹性体的话，那么声波在混凝土中的传播就要遵守弹性波的传播规律，也就是说发射探头所发射出来的声波经过水的耦合可以传到测管，然后在混凝土这个介质中再次传播后可以达到那个接收端的测管，再次经过水的耦合才可以到达接收探头。又因为其他介质如气体和液体都是只能传播纵波的，所以超声波在桩基监测中也是采用的纵波分量。
探头发射的声波可以沿着不同的路径进行传播并最终走到接收的那个点，但是所到达的时间却是不完全相同的。但是在所有的路径中总能找到最短的那一条，达到时间最少的那条声波从接收探头接收到这个声波并形成信号波形我们一般把它称为初至。如果桩基本身完好时，这条路径作为发射探头与接收探头的距离就成了已知的量，由此我们可以用初至所对应的时间减去声波在测管以及水间和仪器系统所用的时间就能够得到该声波在两个测管之间的混凝土中传播所用的实际声时，这时就能够得出自己所要的声速了。
而如果桩基本身出现了断裂或者离析等的缺陷时，混凝土这种介质的连续性就遭到了破坏，导致声波的传播路径变得更加复杂，在这种情况下得出的波速会低于正常情况下的波速。影响波速的因素很多，如遇到空洞，断裂等情况，如果桩基本身有某部分存在缺陷和不足时，我们接收到的声波信号也会相应的出现波形变得畸形，接收信号的主要频率发生变化，以及波速降低或者振幅减少等情况。
3简要说明超声波透射法在桩基检测时的检测方法
超声波透射法按照超声波换能器的通道在桩基桩体中的不同的设置方式可以简要的分为以下三种常见方法。
3.1桩基的桩内单孔透射法
在只有一个孔道可以实行监测，如一项工程在钻孔取芯后我们是需要进一步的来了解其周围的混凝土的质量，单孔检测法作为钻芯检测的一种补充手段，这时就需要采用单孔检测，我们可以将换能器摆放于一个孔中，然后采用专用的一发双收式的换能器或者在换能器之间采用可以隔声的材料来进行隔离。超声波从发射换能器开始经过耦合水可以进入到孔壁中的混凝土表层，然后在混凝土的表层上滑行过一段距离之后，再次经过耦合水就可以到达两个接收换能器上，这时就能够测量出超声波沿着孔壁上的混凝土在传播时的各种声学上的参数。但是在运用这一检测方法时需要特别注意的是我们必须要用信号分析技术以此来排除掉测管中影响的干扰，又因为钢管会影响声波在孔壁混凝土中的绕行，因此在孔道中如果有钢管的时候就一定不能再用这个方法了。
3.2桩基的桩外孔透射法
在桩基的内部没有换能器的通道或者其上面部分的结构已经在施工时，施工人员可以在桩基外紧贴桩旁边的土层中钻一个孔以此来作为检测的通道。在检测时要在桩顶面摆放一个发射功率比较大的平面换能器，这时接收换能器会从桩外的孔中从上到下缓慢放下，而超声波在沿着桩身的混凝土在往下传播的同时穿过孔和桩之间的层面，然后再经过孔中耦合水来到达接收换能器，这时就可以测出超声波的声学参数并依照所发出的信号同的变化情况来判断桩基本身的质量。不过这种方法的可测桩的长度是有一定的限制的，由于超声波在土里其实衰减的很快，所以大致上只能用来判断缩颈以及夹层与断桩等情况。
3.3桩内的跨孔透射法
桩内跨孔透射法作为超声波透射法检测桩身质量的最主要的一种形式，是在桩内颈里装上至少两根的声测管，然后在其中装入满满的清水，最后要把发射和接收这两种换能器分别放入那两根声测管中。透射法在桩基监测时是超声波从发射换能器开始出发连续穿透两根声测管之间的混凝土以后会被接收换能器所接收，声波脉冲从发射换能器到接收换能器时所辐射到的那个面积就是我们所得的实际有效的检测范围。同时跨孔检测法可依据两个换能器之间相对高度的不同而分为扇形扫描检测，平测以及交叉斜测等等方法。我们要依据桩基的实际情况采用不同的测试方法，如依据声学参数和波形的变化来判断桩身的混凝土强度及其质量，要根据实际情况采用灵活得方式方法来使工程做到最好。
4材料的选择以及声测管的预埋
预埋一些检测通道可以使换能器更好的到达我们所需的检测地方，所以运用超声波进行检测时一定要在混凝土的灌注前就开始预埋声测管，当混凝土变硬后就会成为桩的一个部分，它同时也是声通道的一个部分，它会对接收到的信有一定的影响。又因为其在桩的和横截面上的不同对有效的检测面积与探头的提拉次数都有影响，所以影响检测的方式方法与信号的分析判断的基本就是声测管的预埋是否做的恰当。首先我们对声测管材料的选择需要有一个高标准。下面是对选材方面的一些建议和意见。
4.1选材方面的建议
（1）与混凝土有一个良好的粘结性，在声测管预混凝土之间不会产生剥离的缝隙，不能影响到检测。 （2）机械强度好，在灌注桩混凝土的浇注中不会产生任何的变形。
（3）根据以上的两种要求我们最好采用钢管这种材料，但是采用的钢管也需要有严格的规定：如果桩身的长度比15米短时需要采用金属的波纹管或者硬质的PVC塑料管，这样可以节省一定的费用。由于声测管的壁厚对声能透过率的影响是很小的，所以我们一般不对声测管的壁厚作什么规定，但是对于节省材料来说，我们一般采用的声测管的直径比径向换能器的直径大大约十毫米到二十毫米，而内径则采用三十五毫米到五十毫米就可以了，至于管壁可以承受新浇注的混凝土的测压力就可以，不用过厚。
4.2声测管的安装方法
声测管需要在钢筋笼靠近内侧的一面被牢固固定。对于PVC管而言，在一米的间距上设置一个固定的点并牢牢将其绑在架立筋上。而对于钢管而言，我们可以在每两米的间距上设置一个固定的点，直接将架立筋与其焊接在一起。在没有钢筋笼的地方，声测管需要先封焊死，然后埋在桩基的底部，同时用钢筋支架来进行固定，相对于桩顶的表面而言，声测管的上面部分需要大概高于其表面的三百至五百毫米。桩的上部要用木桩或者螺纹盖封闭声测管的管口，这样可以防止其他东西掉入管中，同一个桩的声测管外面露出的高度要一样。
声测管应该依据桩径的大小来预埋声测管，而且其在桩的横截面上的大小要在能够控制的面积内。当桩径大小为0.6米到1.0米时埋两根声测管较好。当桩径大小为1.0米到2.5米之间时需要按照等边三角形埋三根声测管更好。当桩径大小大于2.5时按照正方形埋四根声测管为宜。虽然声测管间需要保持平衡，但是由于钢筋骨架刚度等的原因在实际施工中会造成一些误差，应该尽自己的最大努力控制一下
5监测结果的判断
在声学参数波幅，声速，以及实测波形的记录和主频等数据的基础上，对桩的连续性，完整性以及强度等方面做出判定是超声波检测的关键所在。现如今最常用的检测桩身缺陷的判断方法大致有两类，分为数值判据法和声场阴影区重叠法。第一种方法常常用于全面扫描时缺陷的初步判定，能够对大量的测试过的数据进行明确的分析。第二种方法常常用于数值判据法来确定缺陷位置的细测判断，可以有效的检测出缺陷的位置和大小。但是在桩身缺陷的超生波检测中需要将这两种方法结合运用，不能只强调其中一个方面，这都是不合理的。
数值判据法又分为概率法与PSD判据法这两种情况。在施工过程中可能会因为人为因素或者外界环境而导致各种不足，而这种不足又是因为误差而引起的，与混凝土质量相对应的声学参数随之偏离正态分布，因此只要我们能够检测出声学参数的异常变能够找出对应的位置的不足，这就是概率法。根据声波与声时的衰减能够确定的异常区域将PSD曲线相结合并进行综合分析，然后将斜率法作为辅助的判据，如果PSD值在某个点周围发生明显的变化就应将其作为可疑的缺陷区。
超声波透射法具有快捷，没有损失等一系列优势，它具有及其宽广的应用前景，仍然还有很长的路要走。
参考文献
[1]孙光乾.超声波透射法在混凝土灌注桩检测中的应用[J].科技情报开发与经济，2008.
[2]陈鹏，张宁；超声波透射法检测桩技术研究应用[J]；科技致富向导；2010年11期.
[3]葛菊英；超声波透射法在检测大直径灌注桩完整性中的应用[J]；岩土力学；2003年s1期.
[关键词]超声波透射法 桩基 检测
[中图分类号] TU894 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-263-2
1为什么要采用超声波透射法在桩基中进行检测
超声波的无损检测法不仅可以在不破坏桩基结构的条件下直接在结构上进行重复的测试，而且可以确定混凝土的缺陷与质量。它适用于工程完成后的检验工作及在建设期间混凝土的质量的检测。由于社会的不断发展，我国的经济，文化等都发生了大规模的改变，如高楼，桥梁等越来越多的基础工程都开始采用直径大的钻孔混凝土灌注桩的地基的基础的形式，所以桩基监测也相应的得到了较为广泛的应用。
2浅析超声波透射法的原理
根据混凝土声学参数的测量值的相对变化来分析及判断工程缺陷的范围以及位置，以此来评定桩基混凝土的质量之间的不同，这就是超声波透射法桩基检测。
由于声波属于弹性波的一种，如果把混凝土这个介质看成是弹性体的话，那么声波在混凝土中的传播就要遵守弹性波的传播规律，也就是说发射探头所发射出来的声波经过水的耦合可以传到测管，然后在混凝土这个介质中再次传播后可以达到那个接收端的测管，再次经过水的耦合才可以到达接收探头。又因为其他介质如气体和液体都是只能传播纵波的，所以超声波在桩基监测中也是采用的纵波分量。
探头发射的声波可以沿着不同的路径进行传播并最终走到接收的那个点，但是所到达的时间却是不完全相同的。但是在所有的路径中总能找到最短的那一条，达到时间最少的那条声波从接收探头接收到这个声波并形成信号波形我们一般把它称为初至。如果桩基本身完好时，这条路径作为发射探头与接收探头的距离就成了已知的量，由此我们可以用初至所对应的时间减去声波在测管以及水间和仪器系统所用的时间就能够得到该声波在两个测管之间的混凝土中传播所用的实际声时，这时就能够得出自己所要的声速了。
而如果桩基本身出现了断裂或者离析等的缺陷时，混凝土这种介质的连续性就遭到了破坏，导致声波的传播路径变得更加复杂，在这种情况下得出的波速会低于正常情况下的波速。影响波速的因素很多，如遇到空洞，断裂等情况，如果桩基本身有某部分存在缺陷和不足时，我们接收到的声波信号也会相应的出现波形变得畸形，接收信号的主要频率发生变化，以及波速降低或者振幅减少等情况。
3简要说明超声波透射法在桩基检测时的检测方法
超声波透射法按照超声波换能器的通道在桩基桩体中的不同的设置方式可以简要的分为以下三种常见方法。
3.1桩基的桩内单孔透射法
在只有一个孔道可以实行监测，如一项工程在钻孔取芯后我们是需要进一步的来了解其周围的混凝土的质量，单孔检测法作为钻芯检测的一种补充手段，这时就需要采用单孔检测，我们可以将换能器摆放于一个孔中，然后采用专用的一发双收式的换能器或者在换能器之间采用可以隔声的材料来进行隔离。超声波从发射换能器开始经过耦合水可以进入到孔壁中的混凝土表层，然后在混凝土的表层上滑行过一段距离之后，再次经过耦合水就可以到达两个接收换能器上，这时就能够测量出超声波沿着孔壁上的混凝土在传播时的各种声学上的参数。但是在运用这一检测方法时需要特别注意的是我们必须要用信号分析技术以此来排除掉测管中影响的干扰，又因为钢管会影响声波在孔壁混凝土中的绕行，因此在孔道中如果有钢管的时候就一定不能再用这个方法了。
3.2桩基的桩外孔透射法
在桩基的内部没有换能器的通道或者其上面部分的结构已经在施工时，施工人员可以在桩基外紧贴桩旁边的土层中钻一个孔以此来作为检测的通道。在检测时要在桩顶面摆放一个发射功率比较大的平面换能器，这时接收换能器会从桩外的孔中从上到下缓慢放下，而超声波在沿着桩身的混凝土在往下传播的同时穿过孔和桩之间的层面，然后再经过孔中耦合水来到达接收换能器，这时就可以测出超声波的声学参数并依照所发出的信号同的变化情况来判断桩基本身的质量。不过这种方法的可测桩的长度是有一定的限制的，由于超声波在土里其实衰减的很快，所以大致上只能用来判断缩颈以及夹层与断桩等情况。
3.3桩内的跨孔透射法
桩内跨孔透射法作为超声波透射法检测桩身质量的最主要的一种形式，是在桩内颈里装上至少两根的声测管，然后在其中装入满满的清水，最后要把发射和接收这两种换能器分别放入那两根声测管中。透射法在桩基监测时是超声波从发射换能器开始出发连续穿透两根声测管之间的混凝土以后会被接收换能器所接收，声波脉冲从发射换能器到接收换能器时所辐射到的那个面积就是我们所得的实际有效的检测范围。同时跨孔检测法可依据两个换能器之间相对高度的不同而分为扇形扫描检测，平测以及交叉斜测等等方法。我们要依据桩基的实际情况采用不同的测试方法，如依据声学参数和波形的变化来判断桩身的混凝土强度及其质量，要根据实际情况采用灵活得方式方法来使工程做到最好。
4材料的选择以及声测管的预埋
预埋一些检测通道可以使换能器更好的到达我们所需的检测地方，所以运用超声波进行检测时一定要在混凝土的灌注前就开始预埋声测管，当混凝土变硬后就会成为桩的一个部分，它同时也是声通道的一个部分，它会对接收到的信有一定的影响。又因为其在桩的和横截面上的不同对有效的检测面积与探头的提拉次数都有影响，所以影响检测的方式方法与信号的分析判断的基本就是声测管的预埋是否做的恰当。首先我们对声测管材料的选择需要有一个高标准。下面是对选材方面的一些建议和意见。
4.1选材方面的建议
（1）与混凝土有一个良好的粘结性，在声测管预混凝土之间不会产生剥离的缝隙，不能影响到检测。 （2）机械强度好，在灌注桩混凝土的浇注中不会产生任何的变形。
（3）根据以上的两种要求我们最好采用钢管这种材料，但是采用的钢管也需要有严格的规定：如果桩身的长度比15米短时需要采用金属的波纹管或者硬质的PVC塑料管，这样可以节省一定的费用。由于声测管的壁厚对声能透过率的影响是很小的，所以我们一般不对声测管的壁厚作什么规定，但是对于节省材料来说，我们一般采用的声测管的直径比径向换能器的直径大大约十毫米到二十毫米，而内径则采用三十五毫米到五十毫米就可以了，至于管壁可以承受新浇注的混凝土的测压力就可以，不用过厚。
4.2声测管的安装方法
声测管需要在钢筋笼靠近内侧的一面被牢固固定。对于PVC管而言，在一米的间距上设置一个固定的点并牢牢将其绑在架立筋上。而对于钢管而言，我们可以在每两米的间距上设置一个固定的点，直接将架立筋与其焊接在一起。在没有钢筋笼的地方，声测管需要先封焊死，然后埋在桩基的底部，同时用钢筋支架来进行固定，相对于桩顶的表面而言，声测管的上面部分需要大概高于其表面的三百至五百毫米。桩的上部要用木桩或者螺纹盖封闭声测管的管口，这样可以防止其他东西掉入管中，同一个桩的声测管外面露出的高度要一样。
声测管应该依据桩径的大小来预埋声测管，而且其在桩的横截面上的大小要在能够控制的面积内。当桩径大小为0.6米到1.0米时埋两根声测管较好。当桩径大小为1.0米到2.5米之间时需要按照等边三角形埋三根声测管更好。当桩径大小大于2.5时按照正方形埋四根声测管为宜。虽然声测管间需要保持平衡，但是由于钢筋骨架刚度等的原因在实际施工中会造成一些误差，应该尽自己的最大努力控制一下
5监测结果的判断
在声学参数波幅，声速，以及实测波形的记录和主频等数据的基础上，对桩的连续性，完整性以及强度等方面做出判定是超声波检测的关键所在。现如今最常用的检测桩身缺陷的判断方法大致有两类，分为数值判据法和声场阴影区重叠法。第一种方法常常用于全面扫描时缺陷的初步判定，能够对大量的测试过的数据进行明确的分析。第二种方法常常用于数值判据法来确定缺陷位置的细测判断，可以有效的检测出缺陷的位置和大小。但是在桩身缺陷的超生波检测中需要将这两种方法结合运用，不能只强调其中一个方面，这都是不合理的。
数值判据法又分为概率法与PSD判据法这两种情况。在施工过程中可能会因为人为因素或者外界环境而导致各种不足，而这种不足又是因为误差而引起的，与混凝土质量相对应的声学参数随之偏离正态分布，因此只要我们能够检测出声学参数的异常变能够找出对应的位置的不足，这就是概率法。根据声波与声时的衰减能够确定的异常区域将PSD曲线相结合并进行综合分析，然后将斜率法作为辅助的判据，如果PSD值在某个点周围发生明显的变化就应将其作为可疑的缺陷区。
超声波透射法具有快捷，没有损失等一系列优势，它具有及其宽广的应用前景，仍然还有很长的路要走。
参考文献
[1]孙光乾.超声波透射法在混凝土灌注桩检测中的应用[J].科技情报开发与经济，2008.
[2]陈鹏，张宁；超声波透射法检测桩技术研究应用[J]；科技致富向导；2010年11期.
[3]葛菊英；超声波透射法在检测大直径灌注桩完整性中的应用[J]；岩土力学；2003年s1期.