李优优
扬州公诚检测有限公司 江苏省扬州市225000
摘要：超声波透射法是检测混凝土内部强度的有效方法之一，其能精确查明桩身内部混凝土强度的变化状况，拥有很高的精准度和辨别率，检测结果非常显著。超声波透射法还能检测沿桩身长度的任意一个截面的强度，特别是对大桩径和超长桩径的检测表现得格外突出，比动测法反映桩基强度更加细致和精准。
关键词：超声波技术；桩基；运用
一、基桩超声波透射法的检测原理和检测标准
（一）超声波透射法对基桩结构完整性检测原理概述
超声波透射法是通过超声脉冲发射源在混凝土内部发射高频弹性脉冲波，采用高精度的接收系统记录这种脉冲波在混凝土内传播过程中表现出来的波动特性。超声波透射法能利用波最初抵达的时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形突变程度等特性，从而得到检测区域内混凝土密实度的参数数据，还能检测记录不同剖面、不同高度上的超声波动特征，通过分析还能判断出检测内部存在问题的性质、大小及空间位置。
（二）基桩超声波透射法的检测标准
1、基桩超声波透射对检测仪器的标准参数
（1）声波发射与接收换能器必须符合下列标准：1）圆柱状径向振动，沿径向无指向性；2）外径小于声测管内径，有效的工作段长度小于150mm；3）谐振频率必须达到30~60kHz；4）水密性必须达到1MPa水压不出现渗水现象；5）当测距比较大时，最好使用带前置放大器的换能器。
（2）声波换能器最好配置扶正器。利用扶正器对声波换能器进行辅助，减小检测过程中的误差。
声波检测仪要符合下列标准：1）需满足实时显现、记录和接收信号的实践过程曲线及频率测量或频谱分析的功能；2）声时测量的精密度必须不小于0.5μs，声波幅值测量相对的误差需要小于5%，系统频带宽度达到1~200kHz，系统的最大动态范围需要大于100dB；3）声波发射脉冲为呈阶跃式或矩形脉冲式，电压幅值满足200~1000V。
（三）基桩结果的验证和检测范围的扩大
1、如果对超声波透射法检测结果产生分歧时，需重新组织声波透射法检测或在同一基桩中开展钻芯法的验证。
2、如果检测结果不能满足设计需求时，应加大抽检的数量。增加抽检需要使用原来抽检用的检测方法或精确度更高的检测方法。
3、验证检测和首次扩大抽检后，需要依据检测结果，通过监测管理单位或工程建设部门共同检测、勘察、设计验证抽检的方法和数量，保证检测结果的可靠性。
二、基桩超声波透射法检测的具体方法和声控管的材料选择与预埋
（一）检测方法
针对超声波换能器通道在桩体中布局方式的差异，超声波透射法基桩检测主要有3种方式。
1桩内单孔透射法
在一些特殊状况中只有1个孔道能被检测使用，如在钻孔取芯后，工程需要对混凝土芯样的质量进行检测确认，单孔检测法就成了钻芯检测的辅助技术。把换能器放入其中1个孔中，换能器间用隔声材料进行隔离，从发射换能器发出超声波，与水耦合进入孔壁混凝土表层中，沿着混凝土表层滑移一段距离，再通过与水耦合分别传送到2个接收换能器上，最终测出超声波沿孔壁混凝土传输时的各种声学参数数据。
2桩外孔透射法
如果桩的上层结构已经被施工或桩内无换能器通道时，可在桩外紧连桩边的土层中钻孔当作检测通道使用，检测时需在桩顶面安置1台发射功率较大的平面换能器，用于接收换能器从桩外孔中从上往下一点一点放入，这时超声波沿桩身混凝土向下传送，穿过桩与孔之间的土层，通过孔中与水耦合进入接收换能器，逐渐测出透射超声波的声学参数数据，通过信号的变化状况分析判断桩身质量的好坏。
3桩内跨孔透射法
桩内跨孔透射法目前最为成熟的检测方法，主要是在桩内预埋2根或以上的声测管，在管中注满清水，把发射、接收换能器安放到其中2个管道中。
检测时由发射换能器发出超声波并穿透两管进入混凝土中被接收换能器接收，声波脉冲通过发射换能器传输到接收换能器所扫过的区域才是最切合实际和有效的。
（二）声测管管材的选择和布局预埋
1、声测管的布局预埋方法和相关参数
声测管在桩身横截面上的布局需要考虑检测面积的大小，按桩径大小预埋超声检测管，桩径在0.6~1.0m的范围内最好埋1根管；桩径在1.0~2.5m范围内最好埋3根管；如果按照等边三角形布局，桩径大于2.5m的范围最好埋4根管；按正方形布局，声测管之间应保持平行，由于在实际施工过程中，受到钢筋骨架刚度的影响会造成一定的误差，需尽力管控。
2、声测管的选择标准
声测管材料的选择需要满足以下标准：（1）满足一定的机械强度；（2）基桩灌注的过程中保证混凝土的灌注不产生变形现象；（3）声测管与混凝土有良好的粘粘性，测量的时候不会发生剥离产生缝隙，影响检测的结果。因此，钢管是满足上述要求最好的材料，为节约成本，对于桩身长度在15m以下的短桩，可采用硬质PVC塑料管或金属波纹管，同时声测管的直径比径向换能器的直径大10~20mm即可，最好选择内径为35~50mm标准的材料。
三、基桩超声波透射法的操作步骤
（一）桩基资料的归纳汇总
比如桩基的品类型号、尺寸数据、标准高度、施工工艺流程、桩身混凝土参数等数据资料。
（二）勘探孔的深度和管距的测量
桩基检测必须要符合相关部门的制度规范标准，浇筑完成的时间需要超过14d，混凝土的强度参数必须高于70%，这是检测的硬性指标。
（三）基桩超声波检测仪对数据的采集
检测仪需要检验声测管的畅通性，防止换能器在工作中被卡住或换能器中的电缆线被强行撕拉扯断，检查之前还需要在孔内注满清水等待接收检查。
（四）数据的分析判断、图表的绘制和总结报告
基桩的超声波透射法检测需要分析和判断的参数都包括：声时、波幅、主频，还需要对实际测量出来的波形观察分析并且记录下来，在上述记录数据的基础上，超声波技术检测基桩的关键点还在于桩基的完整性、连续性和强度等级的分析判断。
（五）数值判断方式
1、概率判断法
通常状况下，因为随机性产生的误差导致混凝土品质出现浮动反应出来的正态分布是符合标准的，这个结果能通过混凝土抗压强度参数反复试验的结果取得论证，声学的参数值和混凝土的强度间存在着一定的关联性，所以正态分布的规律基本上也满足了正常混凝土声学的参数
2、PSD判断法
PSD判据也被叫作“相邻两测点间声时的斜率和差值的乘积判据”。如果问题区域是被声时和波幅判断出来的，需要与PDS曲线图结合在一起综合判断分析，利用斜率法作为辅助的判定依据，当PSD值在某测点周围发生明显变化时，应把它当作可疑的问题区域。
（六）声场阴影重叠方式
声场阴影重叠法就是当超声脉冲束穿过桩体并遇到问题区域时，在问题背面的声强降低，生成一个声辐射阴影区，在阴影区域中，接收信号的波高明显降低，同时声时增强，严重情况波形会呈现突变。
结束语
随着我国科学技术的不断发展，超声波技术得到应用的范围也越来越广，超声探伤、超声测距、超声流量计、超声开关等技术在我国越来越成熟。超声波技术在桩基完整性检测中的应用，不仅能分析判断桩基的夹层、孔洞、断层、缩颈等内部问题，还可检测桩基的强度和混凝土的结构质量。
参考文献
[1]声波透射法在桩基完整性检测中的应用研究[J].黄道良.城市建设理论研究(电子版).2020(06)
[2]低应变法桩基完整性检测中的应用研究[J].吴宇翔.城市建筑.2020(15)
[3]建筑施工中低应变法和声波透射法在桩基完整性检测中的综合应用研究[J].梁丙辰.门窗.2016(10)