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广东天信电力工程检测有限公司
摘要：随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术的发展也日趋成熟，已受到各个工业领域和科学研究部门的重视。基桩的声波透射法检测在工程质量控制中是比较重要的方法，本文通过对声波透射法进行分析并且提出自己的一些建议，以供参考。
关键词：声波透射法；检测；基桩质量
1前言
声波透射技术的发展不仅仅推动了科学技术的进行，而且带到了经济发发展，它是经济建设以来发展最晚但却最迅速的一种技术，它的检测无损伤，对基桩的密实度的反应很是直观、准确，更能准确地鉴别基桩本身缺陷的性质和缺陷的具体位置，测试结果不受桩长限制。
2超声波透射法的原理
由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特征。根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，在测区范围内得出混凝土的密实度参数1。当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声波在其中正常传播，接收系统接收到的声时、波幅和波形均匀、正常。当混凝土内存在缺陷时，其连续性就会中断，在缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射、反射以及缺陷对波的吸收衰减，接收到的透射能量就会明显降低；当混凝土内存在严重缺陷时，如蜂窝、孔洞、不粘稠等，将产生波的散射和绕射，接收到的声时、波幅将明显降低，波形严重畸变甚至丢波2。声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。
3超声波透射法基桩检测方法
按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式，超声波透射法基桩检测主要有三种方法：
（1）桩内跨孔透射法。将两根或两根以上的声测管预埋在桩内，通过安置在管道内的换能器发射穿透混凝土的声波，由另一管道内的接收换能器进行接收，从而检测桩的质量，当采用大直径灌注桩时，也可使用钻芯法所打的孔进行检测。
（2）桩外孔透射法。当桩的上部结构已施工或桩内没有换能器通道时，可在桩外紧贴桩边的土层中钻一孔作为检测通道，检测时在桩顶面放置一发射功率较大的平面换能器，接收换能器从桩外孔中自上而下慢慢放下，超声波沿桩身混凝土向下传播，并穿过桩与孔之间的土层，通过孔中耦合水进入接收换能器，逐点测出透射超声波的声学参数，根据信号的变化情况大致判定桩身质量。由于超声波在土中衰减很快，这种方法的可测桩长十分有限，且只能判断夹层、断桩、缩颈等。
（3）桩内单孔透射法。当桩内只能有一个孔道时，可以采用单孔透射法进行检测，将换能器放置在孔中，换能器间采用隔声材料进行阻隔，声波发射后经过藕合水进入孔壁混凝土表层，在传播一定距离后经过藕合水到达接收器上，从而测出相应的声学参数，当管道中存在钢质材料时，将会对声波的绕行产生影响，则不能采用该方法。
4声波透射法的基桩检测仪器
声波透射检测法的检测装置主要由超声探头、超声仪、探头升降装置及桩内预埋声测管组成。
（1）超声探头。基桩检测中所用的探头一般为柱状径向振动换能器，为了通过安装前置放大器的方式提高接收换能器的灵敏度，考虑到换能器一般在水下工作，因此，要求其保证在100m水深条件下不出现漏水的情况。
（2）超声仪。发射系统应保证能够输出250一1000v的脉冲电压，激发压电体的脉冲波可为阶跃脉冲或矩形脉冲。接收系统的频带宽度宜为5一50kHz，增益应仪器的测时范围应大于2000μs，计时精度应高于1μs。数据采集、数据处理以及显示系统是装置的重要组成部分，通过对数据信号的自动测读及处理能够有效的提高现场的检测效率。
（3）探头升降系统。为了测量不同深度范围内的混凝土基桩质量，应布设探头升降系统，使得超声探头能够在声测管中按要求升降。一般采用人工升降或电动升降两种方式。
5声测管的预埋和管材的选择
为了使换能器能达到检测部位，需预先埋设若干检测通道，它在桩的横截面上的布局，决定了检测的有效面积和探头提拉次数，所以声测管的预埋是影响检测方式和信号分析判断的基本问题。
5.1声测管的选择
对声测管的材料要求是：有足够的机械强度，保证在灌注桩混凝土浇注过程中不会变形；与混凝土粘结良好，不致在声测管和混凝土间产生剥离缝，影响测试。根据这些要求，钢管是最合适的材料。为了节省费用，对于桩身长度小于15m的短桩，可用硬质PVC塑料管或金属波纹管，一般规定，声测管的直径通常比径向换能器的直径大10～20mm即可，宜用规格内径35～50mm。管的壁厚对声能透过率影响较小，所以，原则上对声测管壁厚不作要求，但就节省材质用量而言，管壁只要能承受新浇混凝土的侧压力，则越薄越好。
5.2声测管的埋置数量和布置方式
声测管在桩的横截面上的布局应考虑检测控制面积，根据桩径大小预埋超声检测管，桩径为0.6～1.0m时宜埋二根管；桩径为1.0～2.5m时宜埋三根管，按等边三角形布置；桩径为2.5m以上时宜埋四根管，按正方形布置。声测管之间应保持平行，但在实际施工中，由于钢筋骨架刚度的原因，会造成一定的误差，应尽量控制。
5.3声测管的安装
声测管应牢牢固定在钢筋笼内侧，对于钢管，每2m间距设一个固定点，直接焊接在架立筋上；对于PVC管，每1m间距设一固定点，应牢固绑扎在架立筋上。对于无钢筋笼的部位，声测管可用钢筋支架固定，声测管应一直埋到桩底，声测管底部应预先封焊死，管的上端应高于桩顶表面300～500mm，同一根桩的声测管外露高度宜相同，上顶端用螺纹盖、塞或木桩封闭管口，防止异物掉入管内。
6检测结果的数据分析和判断
对实基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，同时测波形的观察和记录，如何在这些数据的基础上，对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断，是超声法检测的关键。目前，常用的桩身缺陷判断方法有两大类，第一类是数值判据法，即根据测试值经适当的数字处理后找出一个存在缺陷的临界值作为依据，这种方法能对大量测试数据做出明确的分析和判断，通常用于全面扫测时缺陷的初步判断；第二类是声场阴影区重叠法，这类方法通常用于数值判据法确定缺陷位置后的细测判断，以便详细划定缺陷的位置、大小和性质等，在桩身缺陷的超声检测种，这两类方法必须联合使用，过分偏重任何一种方法都是不合理的3。 7 声波透射法检测中的影响因素
在基桩的声波透射法检测的过程中，检测人员除了要掌握扎实的理论基础知识和熟练的检测操作技术外，还应该了解影响其测量的有关因素，这样就可以在检测和数据分析处理中，把这些影响因素顺便排除掉。
（1）声测管的影响，基桩成桩后由于各种原因没能及时进行检测，导致声测管锈蚀严重，铁锈对声波透射法的声时、波幅、波形均有严重干扰，甚至无法接收到波形。此时亦应先对声测管进行清管处理后方可进行正常检测。
（2）声测管管接头的影响，中长桩通常要几节管子才能连接起来，通长到桩底，两管之间接头有采用短管节套焊接而成的，也有采用螺纹连接的。不论采用何种连接方法，进行超声检测时，应考虑是否是管接头的影响，可根据声测管安装的施工记录辅助判断。
（3）声测管弯曲的影响，声测管弯曲导致测距增大或减小，使正常混凝土的声时有可能超判据，此时应结合波幅与波形进行综合分析，在检测过程中不能根据某单一指标来作出判断，而应综合各个指标来分析是否有缺陷以及缺陷的范围和程度。
（4）藕合剂的影响，在桩基超声波透射法检测过程中，经常会在声测管中注入清水作藕合剂，而这种方法在运用到实际施工时，一些施工单位或贪图方便、或对检测方法不甚了解，在声测管中随意注入泥水或污水，放置一段时间后，泥水发生沉淀，可能出现探头通不到管底，或者影响桩底声波信号，出现假缺陷，导致误判。
（5）混凝土龄期的影响，混凝土声速随龄期的增加而上升。但在硬化初期，声速很低，与泥砂夹层难以区别，而且在硬化初期，混凝土对声能的吸收衰减较大，信号强度较低，所以应待混凝土龄期达到规范要求后，再进行声波透射法检测
（6）桩底沉渣的影响，当超声检测到桩底时，如果桩低沉渣太厚，就会出现桩底声速和首波幅度急剧下降的情况，此时声速在2.0 km/s以下。
（7）检测探头的影响，用不同的换能器进行测量，得到的首波波幅值差距也比较大。因此，不能生硬的比较不同探头检测的首波波幅，应作合理的分析。
结束语
声波透射法是一种检测基桩混凝土质量行之有效的方法，其检测方法简便、成果反映直观、检测精度高。但是在检测时，对有缺陷的桩应持慎重的态度，要综合考虑各方面的影响因素，不要漏判缺陷，也不要夸大缺陷的严重程度，要分析各声学参量发生变化的原因，科学准确地评价基桩混凝土质量。
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，2003
[2] 马宗治：《声波透射法在基桩检测中的应用》，《今日科苑》，2007年18期
[3] 杜存全：《声波透射法在基桩检测中的应用》，《科技信息》，2009年04期
摘要：随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术的发展也日趋成熟，已受到各个工业领域和科学研究部门的重视。基桩的声波透射法检测在工程质量控制中是比较重要的方法，本文通过对声波透射法进行分析并且提出自己的一些建议，以供参考。
关键词：声波透射法；检测；基桩质量
1前言
声波透射技术的发展不仅仅推动了科学技术的进行，而且带到了经济发发展，它是经济建设以来发展最晚但却最迅速的一种技术，它的检测无损伤，对基桩的密实度的反应很是直观、准确，更能准确地鉴别基桩本身缺陷的性质和缺陷的具体位置，测试结果不受桩长限制。
2超声波透射法的原理
由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特征。根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，在测区范围内得出混凝土的密实度参数1。当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声波在其中正常传播，接收系统接收到的声时、波幅和波形均匀、正常。当混凝土内存在缺陷时，其连续性就会中断，在缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射、反射以及缺陷对波的吸收衰减，接收到的透射能量就会明显降低；当混凝土内存在严重缺陷时，如蜂窝、孔洞、不粘稠等，将产生波的散射和绕射，接收到的声时、波幅将明显降低，波形严重畸变甚至丢波2。声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。
3超声波透射法基桩检测方法
按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式，超声波透射法基桩检测主要有三种方法：
（1）桩内跨孔透射法。将两根或两根以上的声测管预埋在桩内，通过安置在管道内的换能器发射穿透混凝土的声波，由另一管道内的接收换能器进行接收，从而检测桩的质量，当采用大直径灌注桩时，也可使用钻芯法所打的孔进行检测。
（2）桩外孔透射法。当桩的上部结构已施工或桩内没有换能器通道时，可在桩外紧贴桩边的土层中钻一孔作为检测通道，检测时在桩顶面放置一发射功率较大的平面换能器，接收换能器从桩外孔中自上而下慢慢放下，超声波沿桩身混凝土向下传播，并穿过桩与孔之间的土层，通过孔中耦合水进入接收换能器，逐点测出透射超声波的声学参数，根据信号的变化情况大致判定桩身质量。由于超声波在土中衰减很快，这种方法的可测桩长十分有限，且只能判断夹层、断桩、缩颈等。
（3）桩内单孔透射法。当桩内只能有一个孔道时，可以采用单孔透射法进行检测，将换能器放置在孔中，换能器间采用隔声材料进行阻隔，声波发射后经过藕合水进入孔壁混凝土表层，在传播一定距离后经过藕合水到达接收器上，从而测出相应的声学参数，当管道中存在钢质材料时，将会对声波的绕行产生影响，则不能采用该方法。
4声波透射法的基桩检测仪器
声波透射检测法的检测装置主要由超声探头、超声仪、探头升降装置及桩内预埋声测管组成。
（1）超声探头。基桩检测中所用的探头一般为柱状径向振动换能器，为了通过安装前置放大器的方式提高接收换能器的灵敏度，考虑到换能器一般在水下工作，因此，要求其保证在100m水深条件下不出现漏水的情况。
（2）超声仪。发射系统应保证能够输出250一1000v的脉冲电压，激发压电体的脉冲波可为阶跃脉冲或矩形脉冲。接收系统的频带宽度宜为5一50kHz，增益应仪器的测时范围应大于2000μs，计时精度应高于1μs。数据采集、数据处理以及显示系统是装置的重要组成部分，通过对数据信号的自动测读及处理能够有效的提高现场的检测效率。
（3）探头升降系统。为了测量不同深度范围内的混凝土基桩质量，应布设探头升降系统，使得超声探头能够在声测管中按要求升降。一般采用人工升降或电动升降两种方式。
5声测管的预埋和管材的选择
为了使换能器能达到检测部位，需预先埋设若干检测通道，它在桩的横截面上的布局，决定了检测的有效面积和探头提拉次数，所以声测管的预埋是影响检测方式和信号分析判断的基本问题。
5.1声测管的选择
对声测管的材料要求是：有足够的机械强度，保证在灌注桩混凝土浇注过程中不会变形；与混凝土粘结良好，不致在声测管和混凝土间产生剥离缝，影响测试。根据这些要求，钢管是最合适的材料。为了节省费用，对于桩身长度小于15m的短桩，可用硬质PVC塑料管或金属波纹管，一般规定，声测管的直径通常比径向换能器的直径大10～20mm即可，宜用规格内径35～50mm。管的壁厚对声能透过率影响较小，所以，原则上对声测管壁厚不作要求，但就节省材质用量而言，管壁只要能承受新浇混凝土的侧压力，则越薄越好。
5.2声测管的埋置数量和布置方式
声测管在桩的横截面上的布局应考虑检测控制面积，根据桩径大小预埋超声检测管，桩径为0.6～1.0m时宜埋二根管；桩径为1.0～2.5m时宜埋三根管，按等边三角形布置；桩径为2.5m以上时宜埋四根管，按正方形布置。声测管之间应保持平行，但在实际施工中，由于钢筋骨架刚度的原因，会造成一定的误差，应尽量控制。
5.3声测管的安装
声测管应牢牢固定在钢筋笼内侧，对于钢管，每2m间距设一个固定点，直接焊接在架立筋上；对于PVC管，每1m间距设一固定点，应牢固绑扎在架立筋上。对于无钢筋笼的部位，声测管可用钢筋支架固定，声测管应一直埋到桩底，声测管底部应预先封焊死，管的上端应高于桩顶表面300～500mm，同一根桩的声测管外露高度宜相同，上顶端用螺纹盖、塞或木桩封闭管口，防止异物掉入管内。
6检测结果的数据分析和判断
对实基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，同时测波形的观察和记录，如何在这些数据的基础上，对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断，是超声法检测的关键。目前，常用的桩身缺陷判断方法有两大类，第一类是数值判据法，即根据测试值经适当的数字处理后找出一个存在缺陷的临界值作为依据，这种方法能对大量测试数据做出明确的分析和判断，通常用于全面扫测时缺陷的初步判断；第二类是声场阴影区重叠法，这类方法通常用于数值判据法确定缺陷位置后的细测判断，以便详细划定缺陷的位置、大小和性质等，在桩身缺陷的超声检测种，这两类方法必须联合使用，过分偏重任何一种方法都是不合理的3。 7 声波透射法检测中的影响因素
在基桩的声波透射法检测的过程中，检测人员除了要掌握扎实的理论基础知识和熟练的检测操作技术外，还应该了解影响其测量的有关因素，这样就可以在检测和数据分析处理中，把这些影响因素顺便排除掉。
（1）声测管的影响，基桩成桩后由于各种原因没能及时进行检测，导致声测管锈蚀严重，铁锈对声波透射法的声时、波幅、波形均有严重干扰，甚至无法接收到波形。此时亦应先对声测管进行清管处理后方可进行正常检测。
（2）声测管管接头的影响，中长桩通常要几节管子才能连接起来，通长到桩底，两管之间接头有采用短管节套焊接而成的，也有采用螺纹连接的。不论采用何种连接方法，进行超声检测时，应考虑是否是管接头的影响，可根据声测管安装的施工记录辅助判断。
（3）声测管弯曲的影响，声测管弯曲导致测距增大或减小，使正常混凝土的声时有可能超判据，此时应结合波幅与波形进行综合分析，在检测过程中不能根据某单一指标来作出判断，而应综合各个指标来分析是否有缺陷以及缺陷的范围和程度。
（4）藕合剂的影响，在桩基超声波透射法检测过程中，经常会在声测管中注入清水作藕合剂，而这种方法在运用到实际施工时，一些施工单位或贪图方便、或对检测方法不甚了解，在声测管中随意注入泥水或污水，放置一段时间后，泥水发生沉淀，可能出现探头通不到管底，或者影响桩底声波信号，出现假缺陷，导致误判。
（5）混凝土龄期的影响，混凝土声速随龄期的增加而上升。但在硬化初期，声速很低，与泥砂夹层难以区别，而且在硬化初期，混凝土对声能的吸收衰减较大，信号强度较低，所以应待混凝土龄期达到规范要求后，再进行声波透射法检测
（6）桩底沉渣的影响，当超声检测到桩底时，如果桩低沉渣太厚，就会出现桩底声速和首波幅度急剧下降的情况，此时声速在2.0 km/s以下。
（7）检测探头的影响，用不同的换能器进行测量，得到的首波波幅值差距也比较大。因此，不能生硬的比较不同探头检测的首波波幅，应作合理的分析。
结束语
声波透射法是一种检测基桩混凝土质量行之有效的方法，其检测方法简便、成果反映直观、检测精度高。但是在检测时，对有缺陷的桩应持慎重的态度，要综合考虑各方面的影响因素，不要漏判缺陷，也不要夸大缺陷的严重程度，要分析各声学参量发生变化的原因，科学准确地评价基桩混凝土质量。
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，2003
[2] 马宗治：《声波透射法在基桩检测中的应用》，《今日科苑》，2007年18期
[3] 杜存全：《声波透射法在基桩检测中的应用》，《科技信息》，2009年04期