聲波透射法檢測技術在樁基檢測中的實踐探討

蔡思憲 （福建華誠工程研究院有限公司，福建 泉州 362000）

關鍵字：聲波透射法；樁基檢測；實踐探討

聲波透射法應用于樁基檢測具有準確度高的優點，可以檢測出樁基是否存在缺陷和缺陷的具體部位，特別是現在建筑施工越來越復雜，因此對于樁基的質量要求更高，樁基關系到建筑施工質量和安全性，且施工具有隱蔽性特點，因此檢測存在一定的難度，應該進一步注重加強樁基檢測的質量。現在越來越多的建筑工程中使用聲波透射法來加強對于樁基的檢測，本文就對這一問題展開了具體的分析。

1 聲波透射法的概念以及內涵

聲波透射法是指通過聲波的聲時、聲速、波幅及主頻等的改變來分析樁基樁身完整性的一種檢測方法，一般需要提前進行聲測管的預埋工作，聲測管應該呈現出平行的狀態，同時在聲測管中注滿清水，需要安裝收發換能器和超聲波發射器，利用超聲波發射器發射聲波，并且聲波能夠穿過需要檢測的樁基，被換能器準確的接收并且能夠根據樁基內部具體情況和質量的不同，呈現出不同的波形或者幅度的改變，從而準確反應樁基的檢測質量。聲波透射法應用于樁基檢測一般檢測比較全面，檢測結果準確可靠，同時受樁基長度影響較小，缺點是操作過程比較麻煩，需要提前進行聲測管的預埋工作，不僅增加了施工難度，同時增加了施工的成本，檢測效率也比較低，增加了檢測的時間間隔[1]。

2 聲波透射法用于樁基檢測的具體操作方法和步驟

2.1 儀器設備檢測

由于建筑樁基質量對于建筑質量的安全具有重要的影響，因此應該首先對于聲波透射法中的檢測儀器進行檢驗，以保證其安裝位置的準確性和檢測的準確度，一般需要進行聲波發射器、換能器和聲波檢測儀等儀器的檢測。首先，聲波發射器和換能器應該呈現圓柱狀徑向振動，同時徑向沒有明確的偏離，外徑應該小于內徑，盡量將有效工作段長度控制在15cm 以內，水的壓力盡量保持在1MPa，且不應該出現滲水的情況。需要注意的是，換能器的有效工作面長度過長，會對缺陷的結果產生影響，一般會造成缺陷尺寸過大，影響最終的評估結果。同時換能器的諧振頻率也會影響到檢測結果，換能器的諧振頻率越高，對于缺陷的檢測結果越準確，因此，在選擇換能器時應該根據實際情況選擇需要的換能器。聲波檢測儀應該在接收信號的過程中保信號的連續性，并且能夠測量信號的頻率和幅度，同時，最小采樣的間隔時間應該控制在0.5μs，可以記錄聲波發射器和換能器的位置[2]。

2.2 聲波透射法準備工作

首先應該預埋聲測管，需要注意的是聲測管的內徑與換能器的外徑存在較大差異時，會導致聲波耦合性誤差的增大，而相差過小，則會影響換能器的工作，因此應該使換能器的外徑小于聲測管的內徑，同時盡量保持在10mm左右為適中，同時應該注意聲測管的材料材質或者管壁的厚度，能夠承受灌注后混凝土的壓力，防止出現變形的情況。這也要求聲測管需要具有一定的徑向剛度，同時聲測管的溫度系數盡量與土壤的溫度系數保持一致，減少混凝土與聲測管脫離的概率，聲測管應該保持位置的平行，以增加檢測的準確度，聲測管的數量應該結合樁基的內徑進行設置。確定系統的檢測延遲時間，一般采用率定法，同時需要在樁頂測量好聲測管外壁間的凈距離，將聲測管注滿水后，檢查聲測管的通暢情況[3]。

2.3 選擇檢測方法

采用聲波透射法主要有三種檢測方法：樁內單孔透射法、樁外孔透射法、樁內跨孔透射法。樁內單孔透射法一般只有一個孔道供檢測使用，同時當樁內有金屬結構時不能夠采用此種檢測方法。另外樁外孔透射法一般是在樁外的土層中另鉆一個檢測通道進行檢測，但是由于超聲波在土壤中傳播信號衰減較快，因此對于檢測結果具有較大的局限性，同時對于樁長也具有一定的要求。樁內孔透射法是現在建筑工程中經常采用的一種測量方法，一般需要在樁內埋兩根或者兩根以上的聲測管，在聲測管中注滿清水，由超聲波發射器發射聲波，并且聲波可以被換能器接收，根據波形頻率和形狀的變化對于樁基進行檢測這種方法也是目前被建筑行業廣泛采用的一種聲波透射檢測方法[4]。

2.4 樁基檢測中聲波透射法的檢測步驟

首先，應該將聲測管以兩根為一個檢測剖面進行組合，將聲波換能器安置于聲測管中，發射與接收聲波換能器應從樁底向上保持固定的高度平面進行同步提升，同時聲測線間距不應大于100mm；提升過程中應校核換能器的深度和校正換能器的高差，并確保波形的穩定性，提升速度不宜大于0.5m∕s。對于反映檢測情況的聲波曲線進行記錄和接收，同時留意關鍵的指標，對于存在質量問題的樁身應該進行進一步的復測，從而確定缺陷的具體位置、類型、范圍。在對同一根樁進行檢測的過程中應該保持電壓和儀器參數設置情況相同，加強可比性[5]。

2.5 檢測報告的結果讀取

結合聲測管布置圖和獲取的聲速-深度曲線和波幅-深度曲線，對于樁基的質量進行分析，當出現無聲速或者聲速低于極限值應該引起注意，并且結合具體的情況進行分析，若出現輕微的異常如波幅降低或者波形出現輕微的改變，則樁身存在輕微的缺陷，若是樁身存在較大的缺陷，如存在斷層、局部夾層的情況，則波形出現明顯的較大變化，甚至成為一條直線不能出現規律的波形曲線。

3 聲波透射法應用于具體的建筑工程中樁基檢測的實踐

3.1 選擇聲波透射法的具體方法

一般現在建筑工程中多采用樁內孔透射方法對于樁基結構進行檢測，樁內孔透射方法一般檢測結果較為準確，同時檢測過程中受外界情況干擾較小，因此是建筑工程樁基中首選的檢測方法。

3.2 對于建筑工程具體的分析

在建筑工程中采用聲波透射法進行樁基檢測時，應該對整個建筑的結構有一個詳細的了解，如建筑結構的施工高度、施工面積、建筑工程的水文以及地質結構、樁基的數量、對于哪些部分的樁基進行檢測等，從而為進行樁基檢測打下良好基礎。

3.3 根據樁基的情況配置合適的聲測管

聲測管的安裝是聲波透射法進行樁基檢測的基礎，因此應該根據樁基的數量和質量選擇合適的聲測管，一般要考慮聲測管材料、樁基的內徑和聲測管之間的距離。根據樁內徑選定聲測管的數量，從而加強整體的檢測性，同時需要注意換能管的外徑與聲測館內徑的距離，保證換能器在聲測管內部能夠正常進行升降。聲測管的埋設數量應符合相關規定：樁徑小于或等于800mm時，不得少于2根聲測管；樁徑大于800mm且小于或等于1600mm 時，不得少于3 根聲測管；樁徑大于1600mm 時，不得少于4根聲測管；樁徑大于2500mm，時宜增加預埋聲測管數量。

3.4 樁基檢測

根據聲波透射法的原理和實施路徑對于需要的樁基進行相應的檢測，同時總結出檢測的結果和數據，查看樁基是否出現問題。對于異常的樁基進行進一步的檢測，通過與取芯相結合，確定樁基的缺陷類型，從而根據實際的需要采取補救的方案，加強樁基的質量控制，增強建筑工程質量。

3.5 聲波透射法的注意事項

一般聲波透射法原則上是在樁身混凝土完成后28d以后進行檢測是合理的，但是這樣容易增加工程的施工時間，延長工期，增加施工成本，因此一般都在混凝土硬化并且強度達到一定的標準后運用聲波透射法進行檢測，以便于能及早發現施工過程中存在的問題，采取適當的方法進行樁基施工質量的改善。聲波透射檢測法對于樁基基本上沒有損壞，同時混凝土樁基內部存在的缺陷并不會因為樁基施工時間的延長出現明顯的改善，因此，在利用聲波透射法進行樁基完整性檢測時，一般以受檢樁混凝土強度的70%以上，且不低于15MPa 時可進行檢測。在進行樁基檢測的過程中應該注意換能器在水中受到一定的浮力，受浮力的影響在下沉時有可能會出現電纜松弛的情況，導致換能器的位置出現偏差，因此，必須從樁底開始對于換能器進行同步的提升才能夠保證檢測的準確性。因此，在建筑施工過程中預埋聲測管時應該合理分析各個數據和參數，然后保證聲測管和換能器的安裝準確到位，從而加強樁基檢測的準確性。對于樁基檢測過程中出現異常的數據應該再次進行復測，應該從平測或者斜側等角度進行進一步的加強檢測，注意平測時發射與接收的聲波換能器始終保持相同的深度，而斜測時發射與接收聲波換能器應該始終保持固定的高度差。在換能器的提升過程中首先應該根據樁長對換能器進行高差的校正，提高樁基測試的穩定性。

4 結語

隨著我國建筑行業的不斷發展，建筑工程也越來越多地向高層建筑和智能建筑方向發展，因此，對于施工質量要求越來越高，而樁基的質量對于建筑工程質量有重要的影響，為了提高建筑質量的安全性，應該重視對于樁基的檢測，現在建筑行業通常采用聲波透射法來加強建筑行業的樁基檢測，聲波透射法檢測結果較為準確，同時對于樁基內部結構基本上不會產生損壞作用，但是會導致施工周期的延長或者施工周期成本的增加。聲波透射法需要提前進行聲測管的預埋工作，因此在建筑工程具體應用于樁基檢測時應該注意各個細節控制，從而提高檢測的完整性和準確性。