声波透射法在基桩检测中的应用分析

　　摘要：桩基的检验结果对房屋的安全及正常使用有很大的影响，因此，采用合适的检验方法对检验结果的准确性有很大的影响。近几年来，我国建筑工程中出现了一些重大的质量问题。近年来，由于工艺质量问题而导致的安全事故时有发生。与此同时，因桩基质量问题而造成的安全隐患也在不断出现。其中，声波法是一种较为有效的检测方法，具有方法简单，结果反映直接，检测精度高等特点。针对这一现状，文章对声波法在桩基探测中的应用进行了分析。

　　关键词：声波透射法;基桩检测;应用分析

　　引言

　　声波透射法是一种利用预先埋置的声波管，根据检测声波时产生的频率、波幅等声学量的相对改变来探测桩的整体质量。由于桩身检测精度高，现场操作简单快捷，不受桩长、桩径等因素的制约，使得声波透射法与其他检查方法具有明显的优势。

　　1.基桩检测概述

　　目前已有的一些基础桩体的检测技术中，采用钻心检测是比较可靠、直观的一种检测方法，但是这种检测技术仅能体现出区域内部的混凝土的质量，难以用于长桩;低应变动检测技术被公认为较为精确的检测手段，但由于存在浅部盲区、缺陷多、桩长多等因素的制约，难以检测出浅部缺陷、多缺陷以及深层或桩基缺陷。通过对国家动态测试机构资格考试的考察，发现其效果并不理想。在低应变下，对桩体的检测精度最高，一桩有收缩的预成桩，其精度可达90%;其次为一桩全面离析、断桩和夹层物超过50%的桩，精度可达70%-80%;但对缩颈、扩颈、扩底的判断准确性不高。总体而言，对于不严重的桩体，采用低应力法进行桩体的识别精度只有12%，而其正确率接近100%，而利用声波穿透技术进行桩体的完整性和地基的质量在现代化的高层建筑、公路和桥梁工程中得到了广泛的应用。

　　2.声波透射法特点

　　利用声波法进行基桩的探测，其特点是：第一，探测精细，检测精度高，不受限于桩长的桩径;第二，没有死角，可以探测到任何位置的声波探测，其中包含了桩顶部的低强段和底部的沉渣厚度;第三，无需桩顶部暴露于地表，便于工程实施;第四，可以对钢筋的强度进行估计。因此，尽管这种方法需要预先埋设，造价昂贵，但在桥梁和高层建筑中，尤其是大型、大型灌注桩的测试中，已被普遍应用。针对混凝土声波检测过程中，被测物为聚集式复合材料，其内部含有大量复杂的界面，如：砂浆-集料结合面、由多种缺陷构成的界面等。因而，在水泥基体中，声的传输情况远较在均一的媒质中更为复杂。

　　3.声波透射法在基桩检测中的原理

　　声波属于一种弹性波，如果将混凝土作为一种弹性介质，那么声波在混凝土中的传播遵循弹性波的传输定律，首先将声信号通过与水的耦合作用传递至测管，然后经过桩侧的混凝土介质，然后通过测管，与水的耦合作用，最终传递至接收探针。在超声测桩中，由于流体和气体都不具有剪切弹性，只会传播纵波，所以在超声测桩中所使用的就是纵波。探针发出的声波在两个位置处会产生一个复合声场，然后沿着两个位置分别传播，最后到达两个位置。它们的移动速度，也是各不相同。但是，在各种传播途径中，总有一条通过声波所需的时间最短的途径，这就是接收探测器在收到声波之后所发出的最初的波形，也就是我们常说的“初至”。在桩的完整状态下，这个路径可以看作是从接收到发送的一条直线上的距离，它是一个已知的数据;如果将声波在管道和水之间的传输时间和设备的延迟时间作为初始值，那么就可以得到相应的速度。

　　桩的断裂、离析等缺陷会破坏混凝土材料的连续特性，使得声波在混凝土中的传播轨迹变得更加复杂，声波会穿过或绕过这些缺陷，从而导致声时变长，从而导致计算出的波速变小。此外，空气、水中的声阻抗比混凝土低得多，当声波穿过混凝土并遇到蜂窝、空洞和裂缝等缺陷时，它们在界面处反射和散射，导致能量衰减，振幅和频率显著降低。

　　4.声波透射法在基桩检测中的运用

　　4.1.声透射法在桩基检测接收数据中的运用

　　4.1.1.基于声速的数据分析

　　设定一个评定缺陷的基准V0，用普通混凝土平均音速与2倍音速的标准偏差之间的相关性来评定被测部位的缺陷。当检测其中一个检测点时， Vi，则表示该检测点有缺陷。

　　4.1.2.基于波幅的数据分析

　　经过多年的实验和分析，发现在各种声波指标中，振幅是最能体现桩的品质，也是最具代表性的一个。而波幅异常的判定同样是设置了一个标准 Am，也就是波幅均值，通过这一阈值可以判定桩身是否存在缺陷和缺陷的程度。

　　4.1.3.PSD判据

　　PSD准则强调了对声时的差异性，对缺陷的敏感性，降低了由于声测管道不平行而引起的探测误差对分析结果的影响。PSD准则法将裂纹处的声波速度显著降低，也就是声矢显著增大，并与邻近的正常测量点进行了比较，产生了一种突变现象。在两个测点处，声时不变或极小变时，声时 K为0或0。在声场数值发生显著改变或突然改变的情况下， PSD会因这一准则而发生较大的变化。由于 PSD

　　准则对缺陷非常敏感，可以排除非缺陷因素(如平行于声测管道、非均质混凝土等)的影响，并且可以用数值的方式来判断缺陷的性质和大小，所以被广泛应用。

　　在确定夹层、空洞和蜂窝等各类缺陷的临界 PSD准则值时，需要假设缺陷区的声速，且所得的蜂窝和空洞半径为各缺陷在声路中汇聚效应的总和，其结果往往与真实的缺陷大小相差很大，因此，所得的临界 PSD准则值和计算的缺陷大小仅供参考。当桩中缺陷为缓变型或检测点位于低强度区、缺陷区等情况下，相邻两个检测点的声波时值差异较小，且检测时的声波时值也是缓变型的，这一准则极易造成误、漏判。总的来说，在桩的判定上， PSD准则在均匀性、连续性方面更能体现出更高的准确性，但对于微小的缺陷会造成更大的漏判，现行规范仅以 PSD准则为基准，其应用还需与其他方法相结合。

　　4.2.声透射法在桩身完整性判定中的运用

　　重点研究了声速、振幅和频率等三个参量，并与 PSD数值相结合，作为对异常点判断的辅助依据。在不同的基础桩基检验规范中，对桩体完整性的评定，均以上述三项指标为依据。应当指出，必须对多个指标进行综合判断。虽然每个单一的声学参数都能较好地反映出缺陷的存在，但是它们各自具有各自的特征和限制，把它们结合在一起，能够更好地对缺陷进行判断。在这三个判断指标中，声音振幅或许是最难判断的一个。由于声振幅值除了反映桩身上的混凝土质量之外，还受到测声管在水中的耦合状态、测声管与周边混凝土的黏结状态等因素的影响。将波列判别法与常规的声波—波幅法相比较，通过对其进行分析与解释，可以使桩的完整性判断更加准确可靠。

　　5.结束语

　　综上所述，声波透射法在基桩检测中是一个非常准确且高效的方法，在实际的工作应用中，也能够为工程施工单位进行下一步的维修和优化改进工作提供一个科学有效的参考依据。但是，在利用声波透射法进行工作时，要求技术人员不能一味依赖于勘察仪器，需要结合现场的施工特点，对声波透射法的可适用性进行分析，如果在工程实况中能够较好的使用声波透射法就能够精确地为下一步施工带来可靠的帮助，如果声波透射法在实际工程施工中不适用，施工人员也应当采取其他方法进行检测。

　　参考文献

　　[1]广峰.声波透射法在基桩检测中的应用.文化科学,2022-08.

　　[2]冯盛忠.声波透射法在基桩检测中的解述.建筑设计及理论,2017-12.

　　[3]刘会会,田普,崔世林.声波透射法在基桩检测技术中的应用[J].内蒙古科技与经济,2015,(21):87-88+91.