哈尔滨市建筑工程研究设计院黑龙江哈尔滨150080
摘要：声波透射法是一种准确高效的检测大直径灌注桩桩身完整性的方法。文章结合工程实例，对桩基进行综合性的分析表明，超声波透射法的检测结果准确可靠。因此，声波透射法是控制基桩安全质量不可缺少的关键检测手段。
关键词：声波透射法；灌注桩；检测；应用
引言
大直径混凝土灌注桩越来越广泛的应用在公路、桥梁、港口、超高层建筑等工程中，灌注桩的施工过程中，容易产生离析、局部夹层、断桩、缩颈等桩身缺陷，无法从外观进行检查。如不通过检测，将会削弱基桩的力学性能和耐久性，给工程质量留下严重隐患。目前对灌注桩普遍采用无破损检测法（包括低应变反射波法和声波透射法）。但是低应变法因激振能量小，对深部缺陷及桩底反射不灵敏；桩身存在多处缺陷时，由于多个反射波相互干扰，形成复杂波列，故对桩身缺陷的类型、程度及位置都难以做出准确的判断。与低应变反射波法相比，声波透射法有其鲜明的特点：检测全面、细致，声波检测的范围可覆盖全桩长的各个横截面，信息量丰富，结果准确可靠，且现场操作简便，不受桩长、长径比的限制。
一、声波透射法检测混凝土灌注桩的基本原理
在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为换能器的通道，管内注满清水作为耦合剂，将超声波脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中。每两根声测管为一组，通过水的耦合，超声脉冲信号从一根声测管的换能器发射出去，穿过待测的桩体混凝土，并经另一根声测管的接收换能器被仪器接收，判读出超声波穿过混凝土的声时、声速、接收波首波的波幅以及接收波主频变化等参数。混凝土是由多种材料组成的非匀质多孔结构，当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到透射波能量明显降低；当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率编号及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。
二、声波透射法的检测仪器及注意事项
2.1例如某公司采用的仪器是RSM-SY7（T）基桩超声波自动采集仪，采用跨孔透射法进行桩身完整性检测。RSM-SY7（T）基桩超声波自动采集仪由主机、收、发换能器、支架、套筒式管口滑轮组成。其中收、发换能器内的压电陶瓷易碎，粘接处易脱落，禁止敲击，检测结束后需放入海绵套筒内保护，收、发换能器的构造相同可互换使用。
2.2检测时提升探头要同步。声波透射法检测大直径混凝土灌注桩中，常采用水平同步法，声测线间距不应大于100mm。声波发射与接收换能器应从桩底向上同步提升，提升速度不宜大于0.5m/s,其累计相对高差不应大于20mm，并随时校正。为了使两个换能器同步升降，在检测中需要有经验的工人进行配合，发射与接收换能器的相对高差超过规定值后，主机将无法接收到信号。
2.3在声测管材质的选择上也尤为重要，要对其强度和刚度进行有效控制，确保声测管在混凝土灌注桩中不会出现损坏，在实际测量中多采用钢制波纹管。在施工过程中，将声测管预先固定在钢筋笼内，用点焊方法将其固定在架立筋内侧，在声测管安装过程中，要保证其平行性，从而避免声测管堵塞。由于声测管的安装与埋设质量与检测工作的开展以及检测质量有着密切联系，因此要予以足够的重视。
2.4声波透射法检测前的准备工作
①声测管内注满清水。规范中明确规定声波透射法检测中的耦合剂为清水。若在声测管中灌入泥水或污水，静置一段时间以后，泥水发生沉淀使探头无法下到管底，会影响超声波的传送与接收。遇见这种情况我们采用的方法是：使用硬质PVC管插入声测管底部，将管底部的污水通过高压水泵的压力冲出，直到有清水翻出。②声测管通常埋设在桩基中，稍不注意都会在声测管中夹有异物，这将影响检测探头放到桩底，而且很容易导致探头夹在管中，造成不必要的损失。因此检测前用与换能器直径类似的钢筋头测试绳通到管底，检查声测管是否畅通。③对声测管进行编号定位，通常将位置在北的声测管定为A管。用钢卷尺在桩顶面测量两声测管的外径间距作为测距。这个测试值代表了整个测试剖面内各测点的间距。因此，声测管的平行度对测试精度的影响相当大。④对仪器的参数进行调整。根据测距的长度调整延迟时间。延迟时间的选择保证首波的起跳点距离屏幕左端10～20mm。
三、声波透射法在灌注桩检测中的应用
声波透射法的检测结果十分地准确，一般的检测方法无法对灌注桩进行全面的检测，而声波透射法却不受场地的限制。无论声测管埋到多么深的地方，声波透射法都能检测到，没有盲区和死角。声波透射法可以根据声速、振幅等声学参数的变化，用图像直观地将检测结果呈现出来。更甚者，基桩的桩顶都不需要露出地面，方便了施工。用声波透射法检测灌注桩，不仅可以估算混凝土的强度，而且所耗费的时间精力及人力物资都比其他检测方法少，有效地提高了工作效率，缩短了施工时间。灌注桩桩径大于0.6m都能用声波透射法来检测其完整性。当桩径比较大时，声波换能器与检测管之间的测量误差会相对小一些；如果桩径小于0.6m时，就需要采用低应变方法检测。
声波透射法在灌注桩检测中的应用主要体现在桥梁基桩上。下面以某省市的机场高架桥为例进行分析。此桥全段桥梁桩基有59根，设计桩径1200mm，设计基桩的长范围在30m～36m不等，混凝土强度为C30,基桩施工时采用的是钻孔灌注桩。选定了一根1200mm的基桩，桩长36m,桩号为3-1#。具体的检测内容如下：首先在被检测的这根基桩中预埋3根声测管。预埋的位置能更方便地用声波检测基桩内的各位置。随后检查声测管内是否注满了清水，声测管的通畅情况，这些都是进行测试前需要做的准备工作。接下来就是具体的检测过程。先对声测管进行编号和分组，分别测量声测管口外壁之间的距离，并做好文字记录。然后测量声测管的内外径值，并记录下来。对声波透射仪测试参数进行设置，将发射与接收换能器同步上升，逐点进行采样。将这两种仪器内声波的各种参数变化以波形图的形式记录下来，实测数据如下：平均波速为4156km/s,平均幅值为106.07dB,本次检测3-1#桩所有声测线声学参数无异常，接收波形正常，为Ⅰ类桩。（现场测试波形及数据分析详见图1）
四、结束语
声波透射法大直径混凝土灌注桩可以不受桩长的限制，能够对桩身全长范围进行全面检测，但是在工程实际中影响因素众多，容易导致错判或漏判，因此要求施工技术人员和检测人员在声测管埋设和检测时要密切注意，避免损失。
参考文献
[1]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2014
[2]常志红，李世富，杨涛.声测管施工及对基桩检测结果的影响[J].施工技术.2006（11）
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