聲波透射法在樁基檢測中的應用研究

蘭黎明

摘? 要：聲波透射法是目前在樁基檢測中極為常見的檢測方法之一，然而由于工況復雜且檢測人員經驗不足，嚴重影響了檢測結果的精準度和正確性。為此，本文分析了聲波透射法在基樁檢測中的應用原理，探討了聲波透射法在基樁檢測中的應用方法，同時提出了樁基檢測中聲波透射法的應用策略，以供參考。

關鍵詞：樁基檢測;聲波透射法;實踐應用

中圖分類號：TU473.1+6??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）02-0000-00

0 引言

樁基礎工程施工環境較為復雜，同時也受到施工技術和設備的多方面影響，其工程質量的優劣對項目主體穩定性和結構安全性會產生威脅。故而，進行樁基檢測是排查施工安全質量的重要前提。聲波透射法是目前較為常見的樁基檢測方法之一，然而在實際工況中，聲波透射法的應用策略并不完全相同，經驗不足更會導致檢測結果出現偏差。鑒于此，有必要深入探討樁基檢測中聲波透射法的實踐應用策略。

1 聲波透射法在基樁檢測中的應用原理

聲波透射法在樁基檢測中較為常用，其檢測原理是利用超聲波脈沖源透過混凝土，激發出高頻率的彈性脈沖信號，而后再利用高精度接受設備，對返回的脈沖信號波動性特征做出數據分析。聲波從發出到返回，能量必然發生波動，而能量強弱變化，亦或是波形和頻率的變化，正是判斷樁基情況的客觀依據。可以通過聲波透射法，來判斷混凝土內部的實際密實度。

2 聲波透射法在基樁檢測中的應用方法

（1）平測法。平測法是通過兩個轉換器分別在同一測量高度發出雙向信號，以接收信號和發射信號的同標高度測定樁基內部完整度。平測法主要用于檢測樁基內部混凝土微小缺陷，尤其對于樁身缺陷長度的判斷更為精準。但是如果樁身主要缺陷產生在水平位置時，平測法則很難測出，即便測出存在缺陷，也很難判斷該水平方向上的缺陷位置。

（2）斜測法。斜測法主要是將兩個轉換器進行高低不同的落差分布，在接收和發射信號的斜面中檢測樁基缺陷。在檢測過程中，兩個轉換器始終保持統一高度差值，在水平方向上檢測出樁基混凝土可能存在的缺陷。當預設高度差較大時，檢測樁基水平方向缺陷的精度相對更高。但是在外部干擾信號較強時，高度差越大檢測值的精確度越低，對樁基缺陷的判斷也更容易出現巨大誤差。所以，測試過程中，為了保證接收信號的穩定性，通常會選擇小于40°的水平夾角范圍做出檢測。如果超過40°，則可能直接影響檢測結果。在實際工況中，斜測法一般是作為平測法的補充性檢測。在檢測過程中，斜側法需要完成兩次檢測數據對比。第一次檢測時可以選擇接收器高于發射器，第二次檢測時以上一次的高度差為基礎上調發射器高于接收器。而后再通過兩次檢測的對比結果，來最終判斷樁基缺陷的大致水平范圍。

（3）扇形測法。當樁基內部混凝土缺陷嚴重時，為了進一步校準缺陷位置和大小，通常也會選擇使用扇形檢測法。該方法是先固定一個轉換器，用另一個轉換器的高低位移和水平位移構建出一個扇形的檢測區域。在該區域內，接收器和發射器并未始終保持同一水平高度，所以檢測范圍也被適當放大。

3 樁基檢測中聲波透射法的實踐應用策略

（1）規避聲測管干擾。杭州市某改造工程，全線長918.76m。主線高架標準寬度為25m。一座半互通式立交。高架橋基礎采用大直徑鉆孔灌注樁，樁徑為250cm、150cm、120cm、100cm四種，主要樁徑為120cm。由于該工程項目臨近高速公路，采用聲波透射法檢測時，發現了來自聲測管的波動性干擾。尤其是在樁基底部6m以下，聲波回收信號異常嚴重。參考全線施工標準，以及施工方提供的早期設計指標，如出現大規模樁基缺陷，實際工程不可能順利完工。在經過多方檢查后發現，聲測管內部出現較為嚴重的油漬污垢，最終判斷是由于防銹油過量，導致檢測過程中灌水后聲測管積水嚴重，才干擾了檢測結果的精準度。

（2）排除聲測管接頭影響。根據《超聲回彈綜合法檢測強度技術規程CECS 02：2005》和《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程CECS 21：2000》對聲波檢測法提出的檢測標準，必須在檢測過程中排除聲測管接頭影響。由于部分工程項目的樁基檢測中，需要同時連接數節聲測管才能接觸到樁基檢測范圍。然而檢測管如果采取焊接，連接處螺紋就可能產生深度不同的螺絲紋。超聲檢測設備只能回收檢測管發出的信號源，但是如果轉換器恰好處于兩管之間的接觸位置，就可能會直接影響檢測結果。由于檢測時產生巨大噪聲，以至于聲速嚴重降低，首次接收到的波形也會呈現出明顯的下降趨勢。所以，檢測數據才會出現時高時低的不穩定狀態，對檢測結果的正確性產生極大干擾。為此，在應用聲波檢測法時，為了最大限度地避免檢測結果誤差，就需要排除掉聲測管接頭的不利影響。可以在獲得檢測數據后，對深淺不一的波幅曲線進行等間距的規律性判斷，如果發生波形突變，則可能已經受到管接頭影響，可參考測管安裝記錄做出輔助性的檢測結果判斷。

（3）規避彎曲聲測管干擾。聲波投射檢測設備，通常采用測樁專用徑向換能器，材質為全不銹鋼的探頭導電滑環（集流環）接頭，很小幾率出現測量誤差。所以多數情況下，聲測管出現問題的幾率更大。由于施工環境復雜多變，聲測管發生彎曲變形的情況也并非少見。當聲測管彎曲時，回收信號會出現波形不穩定問題。無論是測距增大還是縮小，都無法及時做出客觀判斷。如果無法保證檢測波形正常，那么對于檢測結果的正確性也會產生諸多干擾。聲測管彎曲的影響，聲測管彎曲導致測距增大或減小，使正常混凝土的聲有可能超判據，尤其是聲測管發生嚴重彎曲時，測距也會隨之縮小，就有可能繞開預期的檢測范圍，令樁基檢測出現空白區域。缺陷處回聲必然小于測距，而測線超標也在所難免。所以對樁基缺陷的判斷也會出現嚴重誤差，不能作為衡量樁基缺陷的客觀標準。所以，檢測前就需要判斷聲測管是否出現情況，從而避免應用過程中對檢測結果產生干擾。

（4）及時更新檢測設備。采用聲波透射法檢測樁基完整性，檢測過程并不十分復雜，主要依靠檢測人員的以往經驗。但是檢測設備卻對檢測結果的精準度產生巨大影響。尤其是在較為復雜的工況中，檢測設備反復檢查后出現誤差值遞增的情況不在少數，所以及時更新檢測設備也是提高檢測質量的重要前提。目前德杜儀器SUT-PIT、中巖科技雙剖面RSM-SY6、自發自收通道RSM-SY7、武漢建巖科技BR-PST（C）等檢測設備的應用率較高。而且在實踐應用過程中，達到了工業級一體化標準，其發射電壓保持在500 v/1000 V水平，高通頻率可達10 KHZ，低通頻率可達30 KHZ，波形延時可控制在10～65535.975 us范圍內。采用全自動深度計數器，避免手動提升誤差，大幅度提高檢測速度，自動判讀功能，首波聲時、聲副判讀更準確，內置高能鋰電池，滿足野外長時間工作，同時預留外電接口，也更加適合在復雜工況中使用，值得推廣應用并加以普及。

4 結語

綜上所述，聲波透射法在基樁檢測方法主要采用平測法、斜測法、扇形測法。在實踐應用過程中，應當盡量規避聲測管干擾，同時排除聲測管接頭影響，并規避彎曲聲測管干擾，進一步更新檢測設備，以保證檢測結果的精準度和正確性。

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Research on Application of Acoustic Transmission Method in Pile Foundation Inspection

LAN Liming

（China Water Resources and Hydropower Twelfth Engineering Bureau Co.， Ltd.，? Hangzhou? Zhejiang? 311600）

Abstract： Acoustic transmission method is currently one of the most common detection methods in pile foundation detection. However， due to complex working conditions and insufficient experience of the inspectors， the accuracy and correctness of the detection results are seriously affected. For this reason， this paper analyzes the application principle of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， discusses the application method of acoustic wave transmission method in foundation pile detection， and proposes the application strategy of acoustic wave transmission method in pile foundation detection for reference.

Keywords： Pile foundation inspection; Acoustic transmission method; Practical application