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建筑工程声波检测的相关问题探讨

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：吕琴

[导读] 摘要：声波检测作为一种无损检测技术，声波检测作业操作较为简单且检测数据准确度相对较高，是目前工程施工作业常用的一种检测技术。

        重庆迪泰科建设工程检测有限公司重庆 401320
        摘要：声波检测作为一种无损检测技术，声波检测作业操作较为简单且检测数据准确度相对较高，是目前工程施工作业常用的一种检测技术。它不仅能快速检测出混凝土可能存在的性能问题和断桩问题，此外其检测结果的精准度也相对较高，能最大程度地保证后期房屋建筑工程整体施工质量。
        关键词：建筑工程；声波检测原理；检测技术
        桩基施工是关系到建设工程整体质量的重要施工环节，而当今建筑工程伴随无损检测技术的应用与推广，为保证桩基施工质量奠定了坚实的基础，作为无损检测技术中应用最为广泛的声波透射法，则为工程建设环节中确保桩基质量提供了前提条件。因此，为了使我国建设工程质量得到有效保障，对声波透射法在桩基检测中的应用进行探析显得尤为重要。
        一、声波检测法概述
        所谓声波透射法，就是在混凝土灌注过程中，预先在被测柱内埋置若干根相互平行，但是整体竖直的声测管作为相关的检验手段，将其中注满蒸馏水或清水作为耦合剂。同时将超声脉冲发射换能器以及相应的接收换能设备放于桩基之内，保持二者同步提升，同时二者之间的间距不应该过小。仪器发射超声脉冲，其可以穿过被测物体，被接收仪器接收，数据和实验现象研读应包括声时、波幅等内容。超声波脉冲信号在混凝土之内传播时可能会发生衰减、折射、反射，使得信号接收时的传播时间、相关的振幅、相关的频数发生一定的变化，由相应的仪器进行相关的整理和分析，对于各种参数进行比对分校。在此可以得出桩基混凝土的完整数据，对于其内部缺陷的特征、具体位置、混凝土性能等级做出相关的判断，进而为检测工作的完成发挥重要的影响，而这正是声波透射法的主要应用方式。
        二、声波透射法桩基检测的原理与数据分析
        2.1检测原理
        声波透射法桩基检测的基本原理是超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，然后记录和分析脉冲在混凝土桩基中的波动特征，当桩基中存在缺陷或破损，则缺陷面有波阻抗界面，产生波的反射和透射。由于桩基缺陷中的孔洞、蜂窝、松散等都会体现在声波的变化上，经过分析之后，就能判别桩基内部存在缺陷的部位、大小和性质，并且不受高度、剖面的限制。
        2.2数据分析
        声波透射法运用的数据主要包括波幅A、时间T、声速C等，并研究实测的波形，分析桩基中缺陷的性质、位置、大小等，并评估桩基的强度。
        2.3桩基内部缺陷对声波波速的影响
        声波透射法正是利用了桩基内部波形的变化特征来判断的，内部缺陷对声波波速的影响比较显著，当桩基构筑材料松散时，声速小于正常值，测点的声时偏大，声波就会直接穿过低声速材料或绕过缺陷分界面传播；当内部存在空洞时，如有水或空气，桩基材料和其他介质的阻抗特性相差明显，声能反射系数接近1，声波无法穿过混凝土/空气截面，会沿缺陷边缘传播，传播的路径增长，声时增加，声速就相应的减小。总而言之，无论是那种缺陷，声波都会相应的减小，判断也较为容易。
        2.4桩身完整性判读
        在采用声波透射法检测桩基时，根据桩身的完整性，将其分为四类，一类桩基为完整型的，没有缺陷，无声速减小、剖面声学参数异常；二类桩基存在轻微缺陷，但对于结构无明显影响，也能发挥正常的承载能力，无声速减小异常，只有个别测点出现异常；三类桩基存在明显的缺陷，结构和承载能力都有明显削弱，局部声速明显减小，在多个测点声学参数异常；四类桩基缺陷严重，桩身混凝土普遍出现声速减小和声学参数异常。
        三、声波检测的程序及条件
        3.1程序
        1）声测管的埋设。声测管的规格、材料需符合要求，上端加盖、下端封闭，管内无异物，连接处圆滑过渡，管口高度宜一致。

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声测管岩桩基周围均匀分布，管底和接头严格密封；声测管埋没至桩底，在下沉时，每下沉一节钢筋笼，需注入一次清水，当下沉完毕后，需保证管内注满清水，每4m左右测量声测管间距，并做好记录工作。此外，声测管应比检测面高30公分。
        2）检测准备工作。包含四个方面，分别是声测管的贯通检测、明确检测的桩号、工程地质参数、桩基灌注28天后的强度，只有将这些技术指标和准备工作做到位之后，才能确保桩基检测工作顺利开展。
        3）现场检测。现场检测依据检测计划进行，如核对桩号、仪器调试、参数设定、声测管注水、手测法将探头置于同一高程、发射与接收换能器同步升降、观察波形变化、参数分析等，现场检测除了要按照既定的作业程序执行之外，还对检测人员的专业技术水平有一定的要求，如基本的仪器维护操作技能、波形分析能力等，避免工作上的冲突或延误。
        3.2应满足的条件
        桩身完整性判定及其特征：
        Ⅰ类桩：各检测剖面每个测点的声学参数均无异常，波形正常；
        Ⅱ类桩：某一检测剖面的个别检测点声学参数出现异常，但波形基本上正常；
        Ⅲ类桩：某一检测剖面连续多个检测点声学参数异常，两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常，波形畸变；
        Ⅳ类桩：某一检测剖面连续多个检测点声学参数出现明显异常，两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现明显异常，波形严重畸变。
        四、声波透射法检测技术要点
        4.1桩外孔透射法
        采用桩外孔透射法主要针对桩基在已经完成上部结构、检测管道设置完毕基础上，对桩基施工质量进行检测。为了使状态检测技术可以有效落实检测目的，检测孔道应紧贴混凝土桩基外侧，并选在对桩基结构、安全性以及整体建设质量不会造成影响的部位落实检测孔道具体位置。由于当桩外孔透射法在桩基内开始工作时会出现土层内声波衰减速度较快的现象，因此需要放置功率较大的平面换能器在桩顶位置，使得桩外孔透射法的声波经混凝结构内土从上到下采用缓慢发出形式，将耦合水作用信息完全接收，确保混凝土质量可通过这种桩外孔透射法完全检测出来。然而，桩外孔检测技术由于受到检测长度以及检测仪器频率影响，并无法对全部桩基结构进行检测，只能对桩基断桩以及夹层情况进行判断。
        4.2桩内单孔透射法
        当建设工程内桩基有且只有一个孔道进行质量检测时，则可采用桩内单孔透射法，并主要作为桩基质量检测补充手段，应用在桩基钻芯取样结束后，为了确保桩基质量而做出的进一步质量检测。将检测设备与监测对象利用隔声材料进行隔离，经孔内放置声波通过换能器通过耦合水进入混凝土桩基内，并通过声波的滑动以及在混凝土结构的反射、折射等多种声学参数，为质量检测提供有力依据。由于桩内单孔透射法相较于跨孔声波检测法复杂性更强、声波数据获取量更丰富，因此在应用这种检测方法时应同时应用信号分析技术，使得检测所得声波信号可以更具科学性。
        4.3桩内跨孔透射法
        将桩基内预留两根以及两根以上的声测管，以便接收换能器和发射换能器可合理分开布设。在对混凝土桩基进行检测时，发射换能器发出声波穿透混凝土桩基，并由接收换能器将声波信号收集整理，最终得出有关桩基质量的现实数据以及相关参数。桩内跨孔透射法并无法对桩基全部结构质量进行检查，检测范围只围绕在声波接收换能器和发射换能器辐射范围内，而接收换能器和发射换能器位置性差异，将桩内跨孔透射法分为斜测、扇形扫射检测以及平面检测等形式。
        结论：综上所述，在建筑工程中桩基质量直接影响整个工程的质量，因此采用声波透射法对桩基质量进行检测，成为避免桩基质量消极影响的常用方法。声波透射法桩基质量检测技术作为当今无损检测中相对先进的新型技术形式，具有操作便捷、检测精准度高、不受桩基个体限制以及检测工作效率高等优势，加之我国科学技术的不断发展，使得该项技术应用与创新前景极大，在保障工程质量的同时，可以使建筑企业获取更高经济效益。