超声波透射检测技术在建筑桩基检测中的运用研究

超声波透射检测技术在建筑桩基检测中的运用研究

刘晓晶

云南云检工程技术检测有限公司 云南省 650217

摘要：文章阐述了超声波透射测量技术的应用原理和具体过程，并通过工程实例加以研究，发现采用超声波透射检测技术可以增加检测结果的可靠性和准确性，并进一步提出了完善检测工作的相关策略，以供借鉴。

关键词：超声波透射；检测；桩基

1建筑工程桩基检测的具体内容

1.1桩基承载力检测

在进行建筑工程桩基检测工作时，检测人员首先要测试桩基的承载力，通常可以根据静承载力试验或所有动载荷试验的数据及信息的比较，得到桩基的承载力数据信息。事实上，与其他试验方法相比，静态承载力试验在较慢的速度下可增加承载力，因此可以获得最接近具体工程项目的加载速度。

1.2桩基控制质量检验

在进行建筑工程桩基检测工作时，检测人员还应检查桩的质量，包括桩孔的平整度、沉积物的厚度、深度和直径。桩孔位置会同时影响桩基的承载力及其对建筑施工的约束利用。桩孔散布不充分，将造成建筑结构承载力不均，影响所有工程的结构。施工人员进行质量深度检查的重点是：考察深度是否均匀，每个孔的高度是否能稳定土层；检查孔的平面度是否符合要求，防止住房建设项目结构异常改造问题。在进行残渣检查的过程中，如果残渣过厚，则会降低桩基的整体厚度，影响桩的物理性能；如果桩孔过小，则会降低桩的摩擦力，导致桩的整体承载力下降。

1.3桩基一致性检查

建筑工程桩基的一致性检查是控制桩基质量最重要的技术手段之一，可协助施工队尽快找到对策解决或弥补，以协助施工方尽可能防止各种安全隐患。该检查利用仪器对各种机械设备进行精确测量，对得到的检测结果进行逻辑分析，从而保证桩基施工质量。

一般规格型号的水泥混凝土内部可传播的声波频率范围是有限的。当传输路径遇到水泥混凝土的缺陷，如水泥混凝土裂缝和密实度变化时，通常会影响声频或传播速度减慢，或出现声频迂回，或检测声频衰减系数。根据这种情况，技术人员可以对水泥混凝土进行试验，使用声波频率和波速的时间来检查波形的变化。根据相关的试验，技术人员可以获得主要参数数据信息，从而对深部设备的水泥混凝土质量进行分析。

2超声波法检测原理

基于超声波在阻抗差异明显的介质界面处反射原理，当混凝土内部存在分层脱空或空洞等内部缺陷时，超声波信号会在缺陷界面处反射，根据已知的超声波波速和传播时间，可计算反射面的位置，综合分析反射信号的能量幅值，进而实现混凝土内部缺陷识别。

通过主动式干点接触传感器接头内部的独立脉冲–接受通道进行超声波检测，当1个传感器接头发射超声波后通过其余传感器接头接收反射波数据，数据通过True-3D断层扫描呈现到仪器上，最终利用分析软件INTROVIEW将多点检测的数据进行3D成像。

超声波透射方法能够利用声波的有效传输来满足人们对信息的传递和反馈需要。将超声波透射方法应用到建筑桩基检测工作中，能够在了解建筑桩基材料本身性能以及坚韧程度等方面内容的前提下，借助声波本身具有的高频率和高速度等特点，对材料的性能和效果进行真实的反映。在应用这种技术对建筑桩基进行检测的过程中，不仅能对建筑本身的结构情况进行详细的了解，还能更加准确地发现桩基存在问题的具体部位。因而从这一方面来说，应用超声波透射检测技术能够有效对桩身的完整性、整体质量和结构强度等方面的性能进行详细的检测，也能够保证检测结果的科学性和精准性。

2声波透射法检测过程中的影响因素

2.1探头提升速度不一致

在进行声波透射法测试时，一般要求探头需保持同步提升的状态，即提升过程中声测线之间需保持平行，如果是进行平测，还需要保持提升过程中每个探头的标高是一致的。然而现场测试时，受时间紧、任务重及现场检测条件恶劣等因素影响，导致实际测试过程容易忽略这一关键问题。该问题主要由以下两个因素造成：现场声测管堵管时，没有核实声测管的通畅情况即开始测试，导致从始测深度开始就出现偏差，进而影响后续测试；现场测试时，提升声波探头过程中个别探头连接线打滑，导致实际的提升高度有偏差。

2.2探头的耦合效果

水是声波良好的耦合剂，声波在水中能较好地传播，这也是声波透射法测试时在声测管中需要注满水的原因。实际测试过程中，声测管漏水、锈蚀或内部存在青苔等杂物时可能会影响探头的耦合，从而影响信号的采集。

2.3测点间距影响

声波透射法检测过程中，通过探头提升过程中，在每提升一段距离后进行一次信号的发射和接收，在探头提升过程中采集多个测点的信号后，根据桩身各深度位置不同的多个测点的信号组合而成的波列图来推断桩身完整性的变化趋势，从而对整桩完整性进行评价。一般而言，测点越稀疏，测试效率高，测试结果误差大；测点越密集，测试效率低，测试结果误差越小。

4超声波透射检测技术在建筑桩基检测中的运用

4.1桩基检测点布置

相比常规的结构，桩基工程的复杂性与隐蔽性更为显著，并且桩基内部结构往往会存在蜂窝与夹泥等影响基体质量的现象，这也导致了桩基的力学与声学特性较为特殊。在使用透射波法进行桩基质量检测时，声波在混凝土中的传播方式也呈现一种多元化趋势，而此时终端接收的声波序列经过多层叠加，将变得较为复杂，因此如何在大量的声波中提取有效的声波信息成为了检测方的研究重点。

为实现对桩基质量的有效检测，需要在检测前，做好桩基检测点的布置工作，即在桩基及其混凝土周边结构布置信号接收点与信号发射点，通过桩基工程现场的环境条件，进行两点之间空间位置与对应关系的描述，以此提高获取声波信号的时效性与价值性。

4.2声测管预埋

在进行声测管预埋时，需要以确保测量结果的准确性为主要目的，提高对声测管数目、被测桩径大小的重视程度。在经过建筑工程大量的实践之后可以得知，一般情况下，为了能够保证超声波透射检测技术应用的准确性，需要将被测桩的桩径控制在大于600~800mm。与此同时，在进行声测管的预埋过程中，还需要注意保证桩径和声测管数目之间呈正比例关系，在被测桩径增大的情况下，用于预埋的声测管数目也要相应地增加。

4.3现场准备

在完成声测管的预埋工作之后，需要进行现场准备工作。具体来说，首先，需要依据施工材料，对各种用于桩基检测的设施设备型号和参数大小进行核对，并检测各种仪器设备是否能够正常使用。在完成设施设备的性能检查之后，还需要对声测管的性能和质量进行检测，向声测管中灌满清水，将其作为检测耦合剂来对仪器设备参数进行检测。在应用超声波透射检测技术对建筑桩基进行检测时，应用的装置主要包括检测装置、超声波检测仪、换能器以及声测管4种。检测装置是实现桩基检测的重要前提和基础工具。当前应用于超声波透射检测技术的设备主要包括人工操作式、半自动式以及全自动式装置，这3种装置在实际应用中都需要依靠超声波检测仪、换能器以及探头和管线来进行检测。其中，全自动式检测装置与其他两种装置最大的区别就是能够通过探头自动升降装置、控制装置以及数据测量处理系统来实现对整个检测过程的自动化和智能化控制。

4.4检测实施

在应用超声波透射检测技术对建筑桩基进行检测时，首先，需要应用平测法对全桩长进行普测工作，发现桩基存在缺陷或不足问题时，可以利用斜测和扇形扫测两种测量方法对桩身中存在的缺陷位置进行确定，然后再借助数据分析和计算过程对建筑桩基桩身的完整性进行评价。为了确保桩基质量检测的准确性，在应用超声波透射检测技术对建筑桩基质量进行检测之后，还需要应用钻芯法来对检测结果进行验证。钻芯检测法在实际应用中主要是通过观察混凝土芯样表面以及对芯样抗压强度的分析来对桩身完整性进行检测。在应用这种方法对建筑桩基进行检测之后，还需要结合两种检测方法的检测结果对建筑桩基的质量进行更加完整性的评价。

5检测实例

某工程建筑物结构形式为框架核心筒结构，地下3层，地上35层。采用冲孔灌注桩基础，第17层变粒岩中等风化带及第18层细粒花岗岩微风化带为桩端持力层，设计单桩竖向承载力特征值5500kN，设计桩身直径1200mm，设计桩身混凝土强度等级为C30。由于现场场地条件限制无法进行大吨位静载试验，经与建设单位、设计单位沟通，根据《建筑基桩检测技术规范》3．3．7要求，验收检测采用钻芯法检测发现部分基桩存在离析、夹泥等现象，发现问题后采用全孔壁数字成像技术及声波透射法检测对问题桩进行验证检测，多种方法综合运用对问题桩的缺陷位置、程度进行进一步判定。

39#桩进行钻芯法检测，钻孔39－1钻至6．9m～7．3m处时，进尺速度增快，取芯呈碎块状，夹泥沙。钻探结束后对该孔采用清水洗孔后进行全孔壁数字成像测试。从测试成果照片来看，在6．9m～7．3m处有一明显空洞，推测该处桩身夹泥，在测试前洗孔时泥沙被冲走形成了空洞。该空洞方位为北偏东20.2°～东偏南42.7°，在钻孔内呈扇形展布。在钻孔39－1桩中心对称位置进行钻孔39－2钻芯法检测时，在该深度处桩身完整，未发现夹泥等缺陷。对两钻孔之间进行声波透射法检测，波幅和声速值均在正常值范围内，表明钻孔39－1空洞缺陷深度范围内钻孔39－1、39－2之间混凝土质量良好。

6超声波透射检测技术在桩基检测工作中的应用策略

6.1构建完善的质量检测管理机制

在桩基检测应用超声波透射检测技术时，检测机构要完善质量检测管理机制，为后续检测工作的开展提供良好的制度依据，这对建筑工程桩基质量检测工作质量和效率的提升有积极意义。此外，完善的质量检测管理机制也能让检测工作人员更加自觉，确保各项质量检测工作的有序开展。在完善质量检测管理机制的过程中，相关单位要及时了解桩基施工情况及质量标准，确保超声波透射检测技术应用能满足工程的质量要求。完善质量检测管理机制后，要求所有检测工作人员严格遵循相应管理准则进行操作，对日常生产作业做好技术性总结工作；相关的管理人员也要加强对日常质量检测工作的监督，降低各种外界因素对质量检测管理造成的影响。同时，对质量检测管理机制支持下的超声波透射检测技术效果进行科学评估，高效处理细节问题，更好地推动检测技术发展，实现对质量可靠的桩基的高效利用。

6.2选择合适的检测设备

检测设备的选择能够直接影响桩基检测中超声波透射检测技术的科学性和准确性。质量检测人员需要具有一定的专业检测资质，在充分了解各种检测设备使用方法、重点注意事项的基础上，结合需要检测桩基的类型及形态特点、质量要求，选择合适的检测设备进行桩基质量检测。在开展正式检测前，还要对所有需要用到的检测工具进行校准操作。要按照仪器的使用和保存规定定期开展设备维护和检查，保证其正常运行，尽可能避免因为检测设备故障从而造成的超声波透射检测结果不准确等问题。

6.3合理运用超声波透射检测技术抓好桩基检测工作

在桩基检测时，一定注重细节上的工程检测，比如要在桩基检测过程中重点关注桩身是否存在裂缝现象，如果存在裂缝，就需要了解并掌握裂缝出现的原因、开裂程度与裂缝问题出现所带来的严重后果等，并及时向相关技术部门进行反馈，在其进行弥补时要指导其采用科学合理的方法，与此同时，还需要注重在接下来的施工过程中，运用超声波透射检测技术对同样问题的反复出现进行有效预防，这样能够更好地控制桩基施工质量，从而呈现出阶段性提升的效果。除此之外，在运用超声波透射检测技术落实桩基检测工作过程中，一定要遵守各项原则，尤其是综合性原则是不可违背的，在现阶段的建筑工程施工过程中，由于多方面因素会对施工质量产生影响，从而要通过将运用超声波透射检测技术与其他检测技术相结合，综合检测与分析桩基质量问题，从而确保桩基整体的施工质量与经济效益。

6.4加大质量检测力度

很多建筑工程施工单位在桩基施工中相应的质量检测工作流于形式，有时出现不重视桩基检测的现象，有时对于桩基质量只象征性地进行检测。因此，一些检测记录与相应的检测报告的真实性、准确性无法得到切实保障，失去了桩基检测工作的实际意义，这样也在工程施工中留下了一定的安全隐患。为了能够有效防止出现这样的情况，建筑工程质量检测单位一定要重视这一问题，采用全方位监督模式，加大超声波透射检测技术的应用力度，对各个时段的桩基施工情况都进行监督，进而实时了解并掌握具体的施工情况和质量状态，可以组织不定期、不定点地进行检测，这样能够有效防范安全隐患，并且还能够对施工质量提供可靠的保障，使得建筑工程桩基质量检测效果更加理想。为此相关建筑工程质量检测单位要将超声波透射检测技术体系建立得更加完善，使得建设项目的桩基质量检查工作能够进一步加强，而工程管理的作用也能够明显提高，从而有助于全方位施工质量控制的有效实现。此外，还应该将岗位责任制具体落实，使得每个检测人员都将自身的责任意识不断提高。

6.5规范检测人员操作

检测人员的技术操作会对超声波透射检测结果产生直接影响，进而无法确保桩基检测的科学性，因此在桩基质量检测工作开展过程中，检测人员需要进行规范操作。一方面加强对质量检测责任单位的规范化建设力度，明确规定桩基质量检测各个环节的操作步骤，并制定具体的执行标准。另一方面提高检测人员的专业技术水平，保证检测人员具备熟练的超声波透射检测操作能力，同时掌握专业的质量检测理论知识，在严格遵守检测标准的基础上，可以根据所要检测桩基的具体特点开展具体检测工作。

除此之外，在现阶段的建筑工程桩基质量控制与工程检测中，检测人员还应当要将桩基质量检测的重视程度不断提高，这样才能够在工作过程更加专注认真，进而提高整体的工作效率。因此，每个检测人员都一定要积极参与到超声波透射检测专业培训工作中，接受严格的专业考核，使其培训与考核中能够对工程检测工作有着更深刻的认识，进而更加重视自身的工作。在招聘工程检测工作人员时，应该将招聘标准适当提高，只有达到相应的招聘标准，并在岗前培训与考核过程中专业知识与能力以及综合素质水平比较突出的人员才能够成功应聘。此外，在日常的工程检测工作中，检测人员一定要对自身的操作按照相关的规范与标准落实，不能仅凭自身丰富的工作经验进行操作，因为这些经验可能会与标准化操作有一定的差别，所以要结合具体的检测情况进行规范、合理地操作。

5结语

综上所述，桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式，是大多数工程建设的基础。在工程建设中，桩基础由于具有较好的荷载传递性能，适应较复杂地质条件及具有较高承载能力的优点，近年来得到越来越广泛的应用。而随之而来的是基桩施工质量问题的增多，桩基础构件一旦出现质量问题，就会导致严重的不良影响，由此可见桩基检测的必要性。检测技术人员可以通过科学、高效地运用超声波透射检测技术对桩基质量进行判断，及时发现问题，从而为建筑工程奠定坚实的质量基础。

参考文献

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