上海功大建设工程检测有限公司
摘要：混凝土桩是桩基工程施工环节的主要应用材料，桩身质量将会对工程的整体质量和安全性产生影响。基于此，本文以保障混凝土桩基实用性和完整性为目标，对桩基检测工作的必要性进行了分析，阐述了基桩超声波检测的原理和标准，并且论述了超声波技术在其完整性检测环节的应用方法，希望能为相关工作人员带来参考。
关键词：超声波技术；基桩检测；完整性
前言：混凝土桩的完整性一直是影响桩基工程质量的关键性因素，因此桩基完整性检测工作必不可少。现阶段，桩基检测方法众多，相比于钻芯法、低应变法和高应变法，超声波透射法的使用效果更佳。在此情况之下，相关工作人员更需要深化研究超声波透射检测技术，使其在桩基完整性检测工作中得到良好应用。
1混凝土桩完整性检测的必要性
桩基工程已经成为了建筑工程中不可或缺的环节，而且随着建筑工程种类的增多，桩基施工的难度在不断提升，混凝土桩的质量标准也在不断提高。桩基具备良好的承重力和刚度，能有效地抵御水平荷载和垂直方向的荷载，能为保障上部结构免于倾覆奠定基础。但是，在混凝土桩使用环节常常会出现离析、断裂或缩颈的问题，以至于桩体不再完整，无法有效承重，甚至引发上部结构坍塌。因此，在施工环节检验混凝土桩基础的完整性十分必要，是保证桩基施工质量和工程整体施工质量的关键。
2桩基超声波透射检测的原理和标准
超声波透射检测法是桩基完整性检测的常见方法，在使用环节能利用声波信号对混凝土桩的完整性进行有效判断，进而获得具有参考性的检测结果。在实践工作中，相关工作人员应该深入研究桩基超声波投射检测技术的原理，并且明确其应用标准，为后续工作的有效开展奠定基础。
2.1使用原理
在桩基超声波投射检测环节，相关工作人员需要让超声波在混凝土内部传播，进而依据声波信号的变化来判断其完整性。简而言之，此方法的应用原理就是利用发射到混凝土内部的高频弹性脉冲波和精度极高的声波信号接收系统，对其展现出的超声波声速、声幅、频率和波形变化进行采集与分析，进而找到混凝土桩的缺陷[1]。在实践工作中，检测人员应该先做好超声波声测管预埋和灌水，并将发射和接收换能器放置于声测管当中，以便于实现电脉冲信号和超声振动之间的转换和电信号收集。检测时，相关工作人员应该基于超声波检测工具对混凝土桩不同剖面和内部整体结构进行深度检测，为及时发现混凝土桩外部破裂或内部分解提供辅助。
2.2检测标准
为了保证桩基超声波透射检测法具备实用性，在实践工作中相关工作人员需要明确检测仪器的参数标准，避免出现检测误差。以声波发射和接手的换能器为例，在超声波检测环节要求使用无径向指向性的换能器，该装置还需要具备圆柱形径向振动的特点；而且，超声波声测管的内径应大于换能器的外径，换能器的有效工作段程度应该大于150mm。不仅如此，换能器还应该具备良好水密性和谐振频率，二者的参考指标分别为1MPa和30-60kHz。当然，在超声波检测工作中，检测人员还需要保证声波检测仪的参数合理。比如，确保设备声时测量精度大于0.5μs、测量误差不超过5%、电压幅值处于200-1000V等。
3基于超声波透射技术的桩基完整性检测
超声波透射技术的应用可以有效判断桩基完整性，所以应该在实践工作科学应用这一技术。在此环节，需要相关工作人员做好准备工作，优选检测设备和方法，让现场检测工作更具高效性。而且，在实践工作中相关工作人员还应该为超声波透射检测法的应用拟定明确流程，以便于提升检测工作的有序性和高效性。此外，实际检测环节混凝土龄期、声测管质量、耦合介质水、声时和电压都会对声波透射技术下的桩基完整性检测结果产生影响，所以在应用该技术的过程中相关工作人员应该重点关注结果影响因素，并在检测时做好管控。
3.1理顺超声波检测技术应用流程
明确基于超声波透射技术的桩基完整性检验流程，是应用有效开展混凝土桩完整性检测的关键。在这一环节，相关工作人员需要依托于超声波检测技术特点以及实践工作需要，做好操作步骤设计和管理。
第一，规整资料。桩基完整性检测工作方案应该因桩基差异而进行个性化设置，所以在此环节需要相关工作人员收集和整理桩基资料，对检测环节的各项影响因素进行明确把控。比如，明确桩基标高、尺寸和型号等参数；收集桩身混凝土的龄期和基本参数，了解桩基施工工艺等。
第二，测量孔距。
在此环节，检测人员需要完成两项工作，其一是测量管距，其二是测量孔洞深度。测量工作的开展必须具备标准性和规范性，应在浇筑完毕的14天以后再行操作，而且，在测量时应保证混凝土强度超过70%，为后续检测工作的有效开展提供保障。
第三，数据采集。所谓数据采集，即利用超声波检测仪将桩基检测操作中的所获数据进行统一收集。此时，必须保证声测管具备畅通性，并通过合理管控降低换能管被卡或其电缆线断裂的可能。为了有效采集数据，还应该在孔洞内注满清水[2]。
第四，数据分析。当完成超声波检测数据采集以后，相关工作人员就应该对声波、主频等参数进行科学判断和分析。在此环节，可通过数据比对、绘制图表等多种形式开展分析，为有效判断桩基完整性提供依据。为有效判断混凝土桩身的问题，检测人员可利用数值判断或声场阴影重叠判断法作业。前者主要有概率判断法和PSD判断法之分，使用概率判断法时，可基于不在正太分布区域的声学参数值来确定桩基的问题部位，而使用PSD判断法时可以借助于PSD曲线图和斜率法作出判断。
3.2检测装置预备
在此环节，检测人员应该根据实际作业需要科学选定检测仪器。比如，超声波检测仪、声测管、接收换能器和发射换能器等。其中，超声波检测仪、接收和发射换能器都需要具备易操作性、高效性和快速性。而作为桩基超声波投射检测法应用环节的重点装置，声测管的选用和安装也必须得到充分重视。
在基于超声波技术的桩基完整性检测中，声测管是不可或缺的装置，而且其制作材料和实用性将会对检测结果的准确性产生直接影响。因此，在实际作业环节，相关工作人员应该做好声测管材料选用。比如，选用机械强度较高的材料，以免使其在桩基灌注环节出现混凝土变形；保障混凝土桩与声测管具备良好粘接性，避免在检测时出现材料剥离继而导致误差。目前，最为常见的声测管是钢管，不仅可以充分满足上述要求，而且其生产成本较低，兼具实用性和经济性。当然，声测管材料也因桩基长度而异。比如，15m以下的短桩完整性检测环节，常用声测管为硬质PVC塑料管，也可使用金属波纹管。检测工作开展前，检测人员应该对所选声测管的规格参数进行检验。依照相关标准，声测管内径范围为3.5-5厘米，而且其直径应该径向换能器，二者差值大约为1-2厘米。当然，由于管壁厚度并不是声测管实用价值的关键性影响因素，所以在选择声测管材料时无需对此多加考量。
在使用环节，应做好声测管预埋工作。此时，需要基于桩基检测面积来设计声测管的布局方案。比如，桩径值在0.6-1m间时预埋1个声测管；桩径值处于1-2.5m时预埋3根声测管；桩径值超过2.5m时选用等边三角形的形式布设4根声测管。理论上来说，声测管应处于同一水平线，但在实践中若无法它们彼此水平，就需要做好相应调整和管控。
3.3检测方法选用
应用超声波检测桩基完整性时，相关工作人员主要可选用如下三种方法：
首先，桩内单孔检测。在桩基检测环节，可能仅能通过单一孔洞进行检测，这种情况主要存在于基桩被钻孔取芯以后。在取芯后，需要对其芯样质量进行检测，所以此时需要使用单孔投射检测法。在使用环节，应收集超声波在孔壁混凝土中的传输声学参数，进而判断桩基完整性。
其次，桩内跨孔检测。此时，基桩内布设的声测管数量≥2，使用环节应保证声测管内部注满清水，并在发射声波信号后对其进行全面性收集，以保证能系统判断脉冲信号扫过的全部区域[3]。在此环节，相关工作人员还需要根据检测差异而不断调整和变换检测方式，以便于获取完整的声学参数和波形变化信息，为有效判断混凝土强度、完整性和质量奠定基础。
最后，桩外检测。当基桩内部无法为换能器提供通道或者其上部已有建筑结构时，可以在桩外采用透射法开展检测工作。此时，应将发功率平面换能器放置于桩顶，以确保超声波可基于桩身向下部传送。此时，检测人员仍然需要接受和整理声学参数，为分析超声波信号变化和判断混凝土桩状态与完整性提供依据。
结论：总而言之，开展桩基完整性检测是保障桩基建设质量的关键，为提升作业有效性就必须合理应用超声波技术。因此，在实践工作中相关工作人员应该明确超声波投射法的原理，做好基本装置预备和声测管安装，并应用科学现场检测方法实现合理的分析和判断。
参考文献：
[1]许颜,李松然,刘献科.超声波技术在桩基完整性检测中的应用研究[J].建筑技术开发,2020,47(04):155-156.
[2]张志成.超声波无损检测技术在桩基工程中的应用[J].山西建筑,2018,44(33):38-39.
[3]潘龙.超声波检测技术在桥梁桩基检测中的应用[J].科技创新与应用,2018(13):172-173.