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【摘要】本文系统介绍了超声波检测砼灌注桩的整个过程，什么是超声波，检测前后要做的一些工作，对检测人员的要求。
【关键词】超声波；检测；声测管；换能器
随着我国基础建设的迅速发展，桩基础已成为桥梁工程最常用的基础形式。由于其成桩质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，因其属隐蔽工程，质量控制难度大，不可避免地容易出现诸如缩径、夹泥、孔洞、离析甚至断桩的各种形态缺陷。危及主题结构正常使用与安全，甚至引发工程质量事故。因此，成桩后的质量检测尤为重要。目前，钻孔灌注桩成桩后的质量检测规范有低应变检测、高应变检测、静载荷试验以及超声波检测等，其中前三者在工程实践中已有丰富的经验，并为工程技术人员所熟知，笔者基于有关规定和平时从事钻孔灌注桩的超声波检测过程中积累的一些经验，作如下介绍。
1、灌注桩超声检测法的检测方法简介
灌柱桩的超声检测法检测方式通常采用双孔检测。在桩内预埋两根以上的管道，把发射探头和接收探头分别置于两根管道中，检测时超声脉冲穿过两管道之间的混凝土这种检测方式的实际有效范围，即为超声脉冲人发射探头到接收探头所穿过的范围。随着两探头沿桩的纵轴方向同步升降，使超声脉冲扫过桩的整个纵剖面，从而可得到各项声参数沿桩的纵剖面的变化数据。由于实测时是沿纵剖面逐点移动换能器、逐点测读各项声参数，测点间距一般采用20～40cm，若遇到缺陷可疑区，应加密测点。为了避免水平断缝被漏测，可采用斜测方法，即两探头之间有一定高差，其水平测角可取30o～40o；若采用自动提拉设备，测点距离可视提拉速度及数据采集速度而定。
2、测前准备工作
2.1对声测管管材的要求
目前常用的声测管有钢管、钢质波纹管、塑料管三种。钢管的优点是便于安装、刚度大，埋置后可基本保持其平行度和平直度等，目前许多大直径灌注桩均采用这种材料，但价格较贵。钢质波纹管具有管壁薄、钢材省和抗渗、耐压、强度高、操作轻便等优点。但因柔性较大，安装时需注意保持其轴线的平行。塑料管的声阻抗率较低，具有较大的声透率，但因塑料的热膨胀系数与混凝土相差悬殊，混凝土凝结后塑料管因温度下降而产生径向和纵向收缩，有可能使之与混凝土局部脱开而造成空气或水的夹缝，在声路径上会增加更多反射强烈的界面，容易造成误判。因此通常用于较小的灌注桩。
2.2声测管的绑扎与埋设
2.2.1声测管一般用焊接或绑扎的方式固定在钢筋笼的内侧，成孔后，灌注混凝土之前随钢筋笼一起放置于桩孔中，声测管应一直埋到桩底，如果受检桩不是通常配筋，则在无钢筋笼处的声测管间设加强箍，以保证声测管的平行度。如果声测管管壁薄，均采用焊接固定的方法，在焊接时容易导致声测管焊透，管内出现凸起，换能器要么放不到底，要么往下放时不能凭借重力落下去，建议每隔3m粗铅丝绑扎一道，只在管口接头处与主筋进行焊接。
2.2.2声测管内径以50～60mm为宜，导管底部应用钢板或套管封住，上端加盖，管内无异物，管口应高出桩顶lOmm以上，且各声测管管口高度宜一致。
3、检测工作的准备
3.1检测人员的要求
进行灌注桩完整性超声检测前，除需认真检查检测单位和检测人员的资质、仪器设备的技术状态和预埋声测管外，还应做好如下各项准备：
了解工程概况，认真阅读和分析下列资料：岩土工程勘察资料、基桩设计计算资料及图纸、基桩位置平面图及编号、基桩施工原始记录、混凝土灌注龄期。
3.2检测仪器
检测仪器一般由数据采集系统，一对换能器（发射与接收，接收换能器应附带放大器）组成。随着电子技术的高速发展，智能型数字声波仪逐渐走向成熟，可实时、动态显示波形，具有自动判读及数据信息处理功能，大大提高了现场工作效率。
换能器一般比较成熟可靠。但是购买后必须进行率定，波形清楚、声时准确方可投入使用。在检测过程中，除了考虑换能器的精度要求外，还要根据测距大小和混凝土质量的好坏来选择合适频率的换能器。低频声波衰减慢，在介质中传播远，但对缺陷的敏感性和分辨力低；高频声波衰减快，在介质中传播距离短，但对缺陷的敏感性和分辨力高。一般在保证具有一定接收信号幅度的前提下，尽量使用较高频率的换能器，以提高声波对小缺陷的敏感性。
4、检测工作
4.1现场检测工作
现场工作由两部分组成，一是检测数据的采集，二是换能器的升降，二者配合进行。先用直尺量测一根声测管中间到另一根声测管中间的直线距离。检查仪器的发射、接收换能器通过放大器与声波检测仪连接完好，检测人员输入相应的检测参数开始测试，示意拉线人员匀速拉起换能器，观测波形变化，直至这个刨面检测结束，然后以此类推直至这根桩检测完毕，测试结束后分析查看是否有异常测点，若有异常应进行加密复测。
4.2程中常见问题
4.3.1、扶正器：测桩过程中，应经常观察扶正器的磨损情况并及时更换，否则会严重影响波形质量，并易出现首波反向；
4.3.2、提升精度：定期对提升系统的提升精度进行校核；
4.3.3、波形不理想的若干种情况分析：
波形不理想对最终测点声参量的判读结果影响很大，甚至导致无法判读。有可能导致波形形态不理想的原因一般有以下几种：
①扶正器磨损严重，导致换能器与声测管内壁剧烈摩擦，会使波形畸变或反向，应尽快更换新的扶正器；
②接收换能器前置放大部分损坏或使用不带前置放大器的接收换能器，导致波形很弱或者根本不可见，只能看到被放大的噪声信号。此时若将收、发换能器平行，近距离放置到水桶中，仍能观察到正常波形，只是波形幅度较低，应更换接收换能器或返回厂家进行修理；
③发射换能器损坏，此时无发射信号，只能看到被放大的噪声信号，应更换发射换能器或返回厂家修理；
④桩身存在严重缺陷或声测管倾斜导致测管间距变得很大。此时可反复提升、下放换能器，观察出现此现象的区域是否固定且可重复，若是，则可认为桩身存在问题；
⑤收、发换能器不处于同一水平位置，此时应调整换能器位置，使之位于同一水平位置；
5、几种检测方法的联系与弊端
钻孔灌注柱成桩后的检测方法目前比较成熟的有：静载荷试验、低应变、高应变、超声波检测。桩身完整性应综合高应变与低应变结果，但是长度超过40m的桩低应变的检测结果不理想，不能有明显的桩底反射，超声波检测不受桩长限制而且每个刨面都能覆盖到，桩身任何部位混凝土的缺陷基本能够测出，当然超声波测试也存在盲区，超声检测只能覆盖到钢筋笼以内混凝土质量桩的扩径位置不能准确有效测出。
参考文献
[1]陈凡，徐天平等编著.基础质量检测技术.北京：中国建筑工业出版社，2003
[2]罗仁安等.现代超声波技术及应用.湖北省桩基考核培训教师教材，1998.12
【关键词】超声波；检测；声测管；换能器
随着我国基础建设的迅速发展，桩基础已成为桥梁工程最常用的基础形式。由于其成桩质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，因其属隐蔽工程，质量控制难度大，不可避免地容易出现诸如缩径、夹泥、孔洞、离析甚至断桩的各种形态缺陷。危及主题结构正常使用与安全，甚至引发工程质量事故。因此，成桩后的质量检测尤为重要。目前，钻孔灌注桩成桩后的质量检测规范有低应变检测、高应变检测、静载荷试验以及超声波检测等，其中前三者在工程实践中已有丰富的经验，并为工程技术人员所熟知，笔者基于有关规定和平时从事钻孔灌注桩的超声波检测过程中积累的一些经验，作如下介绍。
1、灌注桩超声检测法的检测方法简介
灌柱桩的超声检测法检测方式通常采用双孔检测。在桩内预埋两根以上的管道，把发射探头和接收探头分别置于两根管道中，检测时超声脉冲穿过两管道之间的混凝土这种检测方式的实际有效范围，即为超声脉冲人发射探头到接收探头所穿过的范围。随着两探头沿桩的纵轴方向同步升降，使超声脉冲扫过桩的整个纵剖面，从而可得到各项声参数沿桩的纵剖面的变化数据。由于实测时是沿纵剖面逐点移动换能器、逐点测读各项声参数，测点间距一般采用20～40cm，若遇到缺陷可疑区，应加密测点。为了避免水平断缝被漏测，可采用斜测方法，即两探头之间有一定高差，其水平测角可取30o～40o；若采用自动提拉设备，测点距离可视提拉速度及数据采集速度而定。
2、测前准备工作
2.1对声测管管材的要求
目前常用的声测管有钢管、钢质波纹管、塑料管三种。钢管的优点是便于安装、刚度大，埋置后可基本保持其平行度和平直度等，目前许多大直径灌注桩均采用这种材料，但价格较贵。钢质波纹管具有管壁薄、钢材省和抗渗、耐压、强度高、操作轻便等优点。但因柔性较大，安装时需注意保持其轴线的平行。塑料管的声阻抗率较低，具有较大的声透率，但因塑料的热膨胀系数与混凝土相差悬殊，混凝土凝结后塑料管因温度下降而产生径向和纵向收缩，有可能使之与混凝土局部脱开而造成空气或水的夹缝，在声路径上会增加更多反射强烈的界面，容易造成误判。因此通常用于较小的灌注桩。
2.2声测管的绑扎与埋设
2.2.1声测管一般用焊接或绑扎的方式固定在钢筋笼的内侧，成孔后，灌注混凝土之前随钢筋笼一起放置于桩孔中，声测管应一直埋到桩底，如果受检桩不是通常配筋，则在无钢筋笼处的声测管间设加强箍，以保证声测管的平行度。如果声测管管壁薄，均采用焊接固定的方法，在焊接时容易导致声测管焊透，管内出现凸起，换能器要么放不到底，要么往下放时不能凭借重力落下去，建议每隔3m粗铅丝绑扎一道，只在管口接头处与主筋进行焊接。
2.2.2声测管内径以50～60mm为宜，导管底部应用钢板或套管封住，上端加盖，管内无异物，管口应高出桩顶lOmm以上，且各声测管管口高度宜一致。
3、检测工作的准备
3.1检测人员的要求
进行灌注桩完整性超声检测前，除需认真检查检测单位和检测人员的资质、仪器设备的技术状态和预埋声测管外，还应做好如下各项准备：
了解工程概况，认真阅读和分析下列资料：岩土工程勘察资料、基桩设计计算资料及图纸、基桩位置平面图及编号、基桩施工原始记录、混凝土灌注龄期。
3.2检测仪器
检测仪器一般由数据采集系统，一对换能器（发射与接收，接收换能器应附带放大器）组成。随着电子技术的高速发展，智能型数字声波仪逐渐走向成熟，可实时、动态显示波形，具有自动判读及数据信息处理功能，大大提高了现场工作效率。
换能器一般比较成熟可靠。但是购买后必须进行率定，波形清楚、声时准确方可投入使用。在检测过程中，除了考虑换能器的精度要求外，还要根据测距大小和混凝土质量的好坏来选择合适频率的换能器。低频声波衰减慢，在介质中传播远，但对缺陷的敏感性和分辨力低；高频声波衰减快，在介质中传播距离短，但对缺陷的敏感性和分辨力高。一般在保证具有一定接收信号幅度的前提下，尽量使用较高频率的换能器，以提高声波对小缺陷的敏感性。
4、检测工作
4.1现场检测工作
现场工作由两部分组成，一是检测数据的采集，二是换能器的升降，二者配合进行。先用直尺量测一根声测管中间到另一根声测管中间的直线距离。检查仪器的发射、接收换能器通过放大器与声波检测仪连接完好，检测人员输入相应的检测参数开始测试，示意拉线人员匀速拉起换能器，观测波形变化，直至这个刨面检测结束，然后以此类推直至这根桩检测完毕，测试结束后分析查看是否有异常测点，若有异常应进行加密复测。
4.2程中常见问题
4.3.1、扶正器：测桩过程中，应经常观察扶正器的磨损情况并及时更换，否则会严重影响波形质量，并易出现首波反向；
4.3.2、提升精度：定期对提升系统的提升精度进行校核；
4.3.3、波形不理想的若干种情况分析：
波形不理想对最终测点声参量的判读结果影响很大，甚至导致无法判读。有可能导致波形形态不理想的原因一般有以下几种：
①扶正器磨损严重，导致换能器与声测管内壁剧烈摩擦，会使波形畸变或反向，应尽快更换新的扶正器；
②接收换能器前置放大部分损坏或使用不带前置放大器的接收换能器，导致波形很弱或者根本不可见，只能看到被放大的噪声信号。此时若将收、发换能器平行，近距离放置到水桶中，仍能观察到正常波形，只是波形幅度较低，应更换接收换能器或返回厂家进行修理；
③发射换能器损坏，此时无发射信号，只能看到被放大的噪声信号，应更换发射换能器或返回厂家修理；
④桩身存在严重缺陷或声测管倾斜导致测管间距变得很大。此时可反复提升、下放换能器，观察出现此现象的区域是否固定且可重复，若是，则可认为桩身存在问题；
⑤收、发换能器不处于同一水平位置，此时应调整换能器位置，使之位于同一水平位置；
5、几种检测方法的联系与弊端
钻孔灌注柱成桩后的检测方法目前比较成熟的有：静载荷试验、低应变、高应变、超声波检测。桩身完整性应综合高应变与低应变结果，但是长度超过40m的桩低应变的检测结果不理想，不能有明显的桩底反射，超声波检测不受桩长限制而且每个刨面都能覆盖到，桩身任何部位混凝土的缺陷基本能够测出，当然超声波测试也存在盲区，超声检测只能覆盖到钢筋笼以内混凝土质量桩的扩径位置不能准确有效测出。
参考文献
[1]陈凡，徐天平等编著.基础质量检测技术.北京：中国建筑工业出版社，2003
[2]罗仁安等.现代超声波技术及应用.湖北省桩基考核培训教师教材，1998.12