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摘要：对声波透射法在基桩检测中的基本原理、测试方法，以及测试过程中常
见问题进行了阐述，并结合实例说明其在基桩完整性检测中的应用效果。
关键词：声波透射法检测缺陷
中圖分类号：C35文献标识码： A
声波透射法不受场地、桩长、桩径限制，测试精度高，结果直观可靠，无测试盲区，检测范围可覆盖全桩长的各个横截面，在缺陷的判断上较其它方法更全面，是检测大直径长桩的首选方法。
一、基本原理
被测桩内预埋声测管，将超声脉冲发射换能器与接收换能器分别置于声测管中，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，来检测桩身是否存在缺陷。
当桩身混凝土内部存在缺陷时，通常会有下列情形发生：1、在超声波发、收通路上形成不连续介质，传播时声时加长，声速减小；2、声能衰减加大，接收信号的首波幅度下降；3、高频成分比低频成分消失快，接收信号的频率低；4、由于超声波在缺陷界面上的复杂反射、折射，使声波到达接收探头的时间参差不齐，相位也不尽一致，叠加后导致接收信号的波形发生畸变。据此可对混凝土内部的缺陷如夹泥、断桩、桩底沉渣、离析以及混凝土密实性等情况作出判断。
二、测桩前的准备
开始检测前，应将测试初读数标定准确。凡是在灌注桩管中进行测定，其测试初读数都由两部分组成：一是采用标定法确定仪器的系统延迟时间，二是计算声测管及耦合水层声时修正值。了解灌注桩有关技术资料和施工情况；将伸出桩顶的声测管切割到同一标高；测量管口标高，以此作为计算各测点高程的基础；在桩顶测量声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的净距离。向管内灌满清水，在下探头之前，用一段直径与换能器略同的圆钢作疏通吊锤检查声测管的通畅情况，并对高度进行标记，确认高程一至，如果有不一致的情况，根据最短的一根管确认其它探头下放的长度。绘出各声测管方位图，堵管部分应说明。
三、数据采集、分析
现场检测一般先采用平测法对全桩各个剖面从下往上进行普查，如发现声学参数异常的测点，再对异常点进行加密测试、交叉斜测、扇形扫测等细测方法进一步检查，确定异常部位的范围。
实例：某工程采用灌注桩，设计桩径1.2m、设计桩长8.0m、预埋3根声测管，采用平测法测试，测点间距0.2m，将发、收换能器分别放于某一剖面的两声测管中，并放至桩底，保持相同标高，自下而上将发、收换能器以相同步长向上提升。实时显示和记录测点的声波信号时程曲线，观察声速、波幅、实测波形的变化。三个部面实测波形见图1：其中1-2、2-3剖面2.4—2.8m、4.0-4.4m处声学参数异常，波形发生畸变。后对以上剖面进行加密测试，测点间距为0.1m，再进行交叉斜测，就是让发、换能器保持一定的高程差，以相同步长同步升降进行测试，斜测时，发、收换能器中心边线与水平面的夹角一般可取30到40°，此桩测试时高程差为0.4米。在同一桩的各个部面检测过程中，为使声波参数具有可比性，声波发射电压和仪器的设置参数应保持不变。
图1 检测波形
综合分析和评价：
1．三个检测剖面测试数据离散性不大，可采用概率法判据。1-3剖面声速和波幅测试值正常；1-2剖面2.5-2.8m处声速明显偏低，波幅偏小，2-3剖面2.4-2.6m处声速明显偏低，波幅偏小，4.1-4.4m处声速偏低，波幅偏小。
2. 1-2、2-3剖面异常测点处，实测波形首波幅值明显下降，后续波幅也明显降低，有些测点无法接收声波信号。
3.对异常测点加密及交叉斜测后，1-2、2-3两剖面在2.5-2.6m存在同一高程缺陷，2-3剖面还在4.1-4.4m存在缺陷。
4.综合以上分析，该桩桩身完整性等级判定为Ⅲ类。
四、声波透射法测桩的几点体会
1.声测管接头的影响：当换能器正好位于接头处，会使声学参数测值明显降低，特别是波幅骤减，声时增大。特点：（1）只有一个测点；（2）影响二个测试面；（3）将换能器移开一定距离后，测值立刻正常；（4）通过斜测也可作出判断。
2.斜管问题：规范要求声测管相互平行，实际上很难做到，管口测量值并不能代表每一深度的实际管距。大多数情况下，声测管倾斜影响曲线的总体趋势是一个渐变的过程，相邻测点的测距也是渐变的，通过检测曲线的整体趋势和形态判断是否对测点测距进行修正。如声测管严重倾斜扭弯，不能进行有效斜管修正时，不宜提供声波透射法的检测结果。
3．堵管处理：出现声测管堵管现象，可采取下列措施进行通管：
（1）对于浅部堵管的碎石子、泥砂用粗长钢筋捅通测管；
（2）用高压水冲洗清管；如声测管较长且泥砂较多，此方法效果不明显，宜采用高压水泵倒吸的方法将泥砂吸出孔外，便吸便往管中注水，反复冲吸。
（3）采用钻机配小钻头进行扫孔。
当无法通管，且堵管数量较多时，应进行取芯检测。
4.检测中接收信号突然消失：一是声测管内无水；二是检测仪器故障；三桩身有严重缺陷波形只有一条直线或无信号，换能器移动离开缺陷位置后波形正常。
5.斜测的重要性：缩颈或声测管附着泥团，通过交叉斜测可避免误判成夹泥层或疏松层，还可对缺陷性质、严重情况，以及异常部位的范围作出判断。
6.声学指标判断：灌注桩检测中应充分利用声速、波幅、主频等声学参数进
行判断，接收波形态的变化也是反映混凝土质量的一个重要方面。混凝土离析，石料多浆少，声速不降，波幅减小，浆多石少，波幅不降，声速下降。波幅降低，声速不低，往往是混凝土气泡多，不一定是严重缺陷。只有声速、波幅均突降，波形畸变，才是夹泥、断层，如在桩底出现这种情况多属沉渣引起的。
五、结语
基桩声波透射以其检测全面、检测数据信息量丰富，结果准确可靠的特点成为混凝土灌注桩，特别是大直径灌注桩完整性检测的重要手段，在工业与民用建筑、铁路、港口等工程建设的多个领域得到了广泛应用。
参考文献
[1] 罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京：人民交通出版社，2002，10
[2] 陈凡，徐天平，陈久照，等基桩质量检测技术[M].北京中国建筑工业出版社，2003
见问题进行了阐述，并结合实例说明其在基桩完整性检测中的应用效果。
关键词：声波透射法检测缺陷
中圖分类号：C35文献标识码： A
声波透射法不受场地、桩长、桩径限制，测试精度高，结果直观可靠，无测试盲区，检测范围可覆盖全桩长的各个横截面，在缺陷的判断上较其它方法更全面，是检测大直径长桩的首选方法。
一、基本原理
被测桩内预埋声测管，将超声脉冲发射换能器与接收换能器分别置于声测管中，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，来检测桩身是否存在缺陷。
当桩身混凝土内部存在缺陷时，通常会有下列情形发生：1、在超声波发、收通路上形成不连续介质，传播时声时加长，声速减小；2、声能衰减加大，接收信号的首波幅度下降；3、高频成分比低频成分消失快，接收信号的频率低；4、由于超声波在缺陷界面上的复杂反射、折射，使声波到达接收探头的时间参差不齐，相位也不尽一致，叠加后导致接收信号的波形发生畸变。据此可对混凝土内部的缺陷如夹泥、断桩、桩底沉渣、离析以及混凝土密实性等情况作出判断。
二、测桩前的准备
开始检测前，应将测试初读数标定准确。凡是在灌注桩管中进行测定，其测试初读数都由两部分组成：一是采用标定法确定仪器的系统延迟时间，二是计算声测管及耦合水层声时修正值。了解灌注桩有关技术资料和施工情况；将伸出桩顶的声测管切割到同一标高；测量管口标高，以此作为计算各测点高程的基础；在桩顶测量声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的净距离。向管内灌满清水，在下探头之前，用一段直径与换能器略同的圆钢作疏通吊锤检查声测管的通畅情况，并对高度进行标记，确认高程一至，如果有不一致的情况，根据最短的一根管确认其它探头下放的长度。绘出各声测管方位图，堵管部分应说明。
三、数据采集、分析
现场检测一般先采用平测法对全桩各个剖面从下往上进行普查，如发现声学参数异常的测点，再对异常点进行加密测试、交叉斜测、扇形扫测等细测方法进一步检查，确定异常部位的范围。
实例：某工程采用灌注桩，设计桩径1.2m、设计桩长8.0m、预埋3根声测管，采用平测法测试，测点间距0.2m，将发、收换能器分别放于某一剖面的两声测管中，并放至桩底，保持相同标高，自下而上将发、收换能器以相同步长向上提升。实时显示和记录测点的声波信号时程曲线，观察声速、波幅、实测波形的变化。三个部面实测波形见图1：其中1-2、2-3剖面2.4—2.8m、4.0-4.4m处声学参数异常，波形发生畸变。后对以上剖面进行加密测试，测点间距为0.1m，再进行交叉斜测，就是让发、换能器保持一定的高程差，以相同步长同步升降进行测试，斜测时，发、收换能器中心边线与水平面的夹角一般可取30到40°，此桩测试时高程差为0.4米。在同一桩的各个部面检测过程中，为使声波参数具有可比性，声波发射电压和仪器的设置参数应保持不变。
图1 检测波形
综合分析和评价：
1．三个检测剖面测试数据离散性不大，可采用概率法判据。1-3剖面声速和波幅测试值正常；1-2剖面2.5-2.8m处声速明显偏低，波幅偏小，2-3剖面2.4-2.6m处声速明显偏低，波幅偏小，4.1-4.4m处声速偏低，波幅偏小。
2. 1-2、2-3剖面异常测点处，实测波形首波幅值明显下降，后续波幅也明显降低，有些测点无法接收声波信号。
3.对异常测点加密及交叉斜测后，1-2、2-3两剖面在2.5-2.6m存在同一高程缺陷，2-3剖面还在4.1-4.4m存在缺陷。
4.综合以上分析，该桩桩身完整性等级判定为Ⅲ类。
四、声波透射法测桩的几点体会
1.声测管接头的影响：当换能器正好位于接头处，会使声学参数测值明显降低，特别是波幅骤减，声时增大。特点：（1）只有一个测点；（2）影响二个测试面；（3）将换能器移开一定距离后，测值立刻正常；（4）通过斜测也可作出判断。
2.斜管问题：规范要求声测管相互平行，实际上很难做到，管口测量值并不能代表每一深度的实际管距。大多数情况下，声测管倾斜影响曲线的总体趋势是一个渐变的过程，相邻测点的测距也是渐变的，通过检测曲线的整体趋势和形态判断是否对测点测距进行修正。如声测管严重倾斜扭弯，不能进行有效斜管修正时，不宜提供声波透射法的检测结果。
3．堵管处理：出现声测管堵管现象，可采取下列措施进行通管：
（1）对于浅部堵管的碎石子、泥砂用粗长钢筋捅通测管；
（2）用高压水冲洗清管；如声测管较长且泥砂较多，此方法效果不明显，宜采用高压水泵倒吸的方法将泥砂吸出孔外，便吸便往管中注水，反复冲吸。
（3）采用钻机配小钻头进行扫孔。
当无法通管，且堵管数量较多时，应进行取芯检测。
4.检测中接收信号突然消失：一是声测管内无水；二是检测仪器故障；三桩身有严重缺陷波形只有一条直线或无信号，换能器移动离开缺陷位置后波形正常。
5.斜测的重要性：缩颈或声测管附着泥团，通过交叉斜测可避免误判成夹泥层或疏松层，还可对缺陷性质、严重情况，以及异常部位的范围作出判断。
6.声学指标判断：灌注桩检测中应充分利用声速、波幅、主频等声学参数进
行判断，接收波形态的变化也是反映混凝土质量的一个重要方面。混凝土离析，石料多浆少，声速不降，波幅减小，浆多石少，波幅不降，声速下降。波幅降低，声速不低，往往是混凝土气泡多，不一定是严重缺陷。只有声速、波幅均突降，波形畸变，才是夹泥、断层，如在桩底出现这种情况多属沉渣引起的。
五、结语
基桩声波透射以其检测全面、检测数据信息量丰富，结果准确可靠的特点成为混凝土灌注桩，特别是大直径灌注桩完整性检测的重要手段，在工业与民用建筑、铁路、港口等工程建设的多个领域得到了广泛应用。
参考文献
[1] 罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京：人民交通出版社，2002，10
[2] 陈凡，徐天平，陈久照，等基桩质量检测技术[M].北京中国建筑工业出版社，2003