超聲波透射檢測技術在建筑樁基檢測中的運用研究

劉燕軍

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津 300162）

1 引言

樁基作為整個建筑工程中的重要施工內容，關系到后續建筑結構施工的質量和進度。利用超聲波透射檢測技術對建筑樁基的質量進行檢測，能夠在結合不同建筑施工現場實際情況的同時，實現對建筑樁基中各種安全隱患和質量問題的檢測，從而確保建筑工程的實際施工質量。

2 超聲波透射檢測技術的應用原理

灌注樁和預制樁是當前樁基施工兩種最主要的形式，其中，由于灌注樁在實際施工中具有承載力大、施工簡單以及造價成本低等優勢，因而逐漸成為大部分建筑工程最常用的樁基施工技術。在建筑工程的施工過程中，樁基施工的成本占據整個建筑工程造價成本的30%，對樁基的施工質量進行檢測，不僅能夠確保整個建筑工程的質量，還能對控制建筑工程的建設成本起到一定的作用[1]。

超聲波透射檢測技術是一種較為先進的樁基檢測技術。在應用超聲波透射法對樁基進行檢測時，通過接收到的超聲波波速、波幅、波形以及主頻率等方面的變化，就能夠對樁基內部存在的缺陷性質、位置以及大小等進行判斷[2]。聲速是超聲波透射法應用到的首要檢測參數，由于聲速本身具有較強的穩定性，不會受到一些非缺陷因素的影響，因而能夠用來判斷混凝土的質量情況。相比較于聲速來說，波幅具有更高的敏感度，聲波傳遞到缺陷部位時，波幅所產生的變化非常明顯，但由于波幅本身很容易受到儀器性能以及測距等方面的影響，因而在應用超聲波透射法的過程中，對于混凝土強度的判定往往需要依靠聲速和波幅2 個參數同時作為參考。波形是超聲波透射法中應用的參考圖像，檢測到缺陷部位時，波形的變化較為明顯，但由于其也會受到非缺陷因素的影響，因而不能夠單獨對樁基進行檢測。主頻在檢測到樁基缺陷時，會呈現出衰減的趨勢，這一參數往往只能間接地反映混凝土的質量，因而也難以單獨實現樁基的檢測。因而在對樁基質量進行檢測的過程中，需要結合波速、波幅、波形和主頻率4 個方面來對檢測結果進行綜合的考慮，才能夠得到更準確的檢測結果。

利用超聲波透射檢測技術來檢測建筑樁基的施工質量，主要是針對灌注樁的樁身混凝土質量，當樁身混凝土的質量存在缺陷時，超聲波的波速、波幅以及波形等參數都會發生一定的變化，因而能夠明確判斷出建筑樁基存在的質量問題。

3 應用超聲波透射檢測技術的優勢和局限性

超聲波透射方法能夠利用聲波的有效傳輸來滿足人們對信息的傳遞和反饋需要。將超聲波透射方法應用到建筑樁基檢測工作中，能夠在了解建筑樁基材料本身性能以及堅韌程度等方面內容的前提下，借助聲波本身具有的高頻率和高速度等特點，對材料的性能和效果進行真實的反映。在應用這種技術對建筑樁基進行檢測的過程中，不僅能對建筑本身的結構情況進行詳細的了解，還能更加準確地發現樁基存在問題的具體部位。因而從這一方面來說，應用超聲波透射檢測技術能夠有效對樁身的完整性、整體質量和結構強度等方面的性能進行詳細的檢測，也能夠保證檢測結果的科學性和精準性。

4 超聲波透射檢測技術在建筑樁基檢測中的應用

從當前我國建筑市場的實際發展情況來看，越來越多的高層建筑對樁基的施工質量提出了更高的標準和要求。依據高層建筑對樁基質量的要求，在對建筑樁基的質量進行檢測時，不僅要注重超聲波透射檢測技術的使用標準，還需要結合不同建筑工程實際的施工情況。在對超聲波透射檢測技術在建筑樁基檢測中的運用進行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手。

4.1 檢測程序

基于建筑工程實際施工情況的不同，超聲波透射檢測技術在建筑樁基檢測中應用時，主要包括平測、斜側以及扇形掃測3 種程序和方法（見圖1）。在實際對建筑樁基進行檢測的過程中，首先，需要利用平測法來對樁基的全樁長進行檢測，由此可以得到建筑樁基的施工樁長度、芯樣長度、樁徑等方面的具體數據，從而為后續超聲波透射檢測方法的應用提供更加準確的依據。采用平測法檢測發現樁基存在異常情況時，需要繼續應用斜測和扇形掃測兩種方法對存在異常部分的區域進行進一步的檢測，用以保證樁基檢測數據的準確性。

圖1 平測、斜測、扇形掃測示意圖

4.2 檢測設備

在應用超聲波透射檢測技術對建筑樁基進行檢測時，應用的裝置主要包括檢測裝置、超聲波檢測儀、換能器以及聲測管4 種。檢測裝置是實現樁基檢測的重要前提和基礎工具。當前應用于超聲波透射檢測技術的設備主要包括人工操作式、半自動式以及全自動式裝置，這3 種裝置在實際應用中都需要依靠超聲波檢測儀、換能器以及探頭和管線來進行檢測。其中，全自動式檢測裝置與其他兩種裝置最大的區別就是能夠通過探頭自動升降裝置、控制裝置以及數據測量處理系統來實現對整個檢測過程的自動化和智能化控制。

超聲波檢測儀是實現樁基檢測的主要裝置，超聲波檢測儀在實際的應用過程中主要利用電脈沖信號，通過換能器向待測樁體發射超聲波，超聲波在經過樁身混凝土的反射和折射之后，由換能器將這些聲波接收并將其轉換成電信號，最終顯示在超聲波檢測儀上。

換能器主要是利用正、反壓電效應來實現對聲能到電能和電能到聲能的相互轉換，從而滿足超聲波透射檢測需求的設備。

聲測管是超聲波透射檢測技術能夠被應用到灌注樁樁基檢測的重要設備。該設備在檢測過程中主要承擔滿足換能器升降需求的作用。一般來說，用于超聲波透射檢測的聲測管材料以鋼管為主，能夠有效避免聲測管在實際應用中出現斷裂和彎曲的情況。

4.3 檢測具體過程

在應用超聲波透射檢測技術對灌注樁樁基進行檢測時，具體包括聲測管預埋、現場準備以及正式檢測3 個步驟（見圖2）。在進行聲測管預埋時，需要以確保測量結果的準確性為主要目的，提高對聲測管數目、被測樁徑大小的重視程度。在經過建筑工程大量的實踐之后可以得知，一般情況下，為了能夠保證超聲波透射檢測技術應用的準確性，需要將被測樁的樁徑控制在大于600～800 mm。與此同時，在進行聲測管的預埋過程中，還需要注意保證樁徑和聲測管數目之間呈正比例關系，在被測樁徑增大的情況下，用于預埋的聲測管數目也要相應地增加。

圖2 樁基礎超聲波試驗示意圖

在完成聲測管的預埋工作之后，需要進行現場準備工作。具體來說，首先，需要依據施工材料，對各種用于樁基檢測的設施設備型號和參數大小進行核對，并檢測各種儀器設備是否能夠正常使用。在完成設施設備的性能檢查之后，還需要對聲測管的性能和質量進行檢測，向聲測管中灌滿清水，將其作為檢測耦合劑來對儀器設備參數進行檢測。

在應用超聲波透射檢測技術對建筑樁基進行檢測時，首先，需要應用平測法對全樁長進行普測工作，發現樁基存在缺陷或不足問題時，可以利用斜測和扇形掃測兩種測量方法對樁身中存在的缺陷位置進行確定，然后再借助數據分析和計算過程對建筑樁基樁身的完整性進行評價。

為了確保樁基質量檢測的準確性，在應用超聲波透射檢測技術對建筑樁基質量進行檢測之后，還需要應用鉆芯法來對檢測結果進行驗證。鉆芯檢測法在實際應用中主要是通過觀察混凝土芯樣表面以及對芯樣抗壓強度的分析來對樁身完整性進行檢測。在應用這種方法對建筑樁基進行檢測之后，還需要結合兩種檢測方法的檢測結果對建筑樁基的質量進行更加完整性的評價。

5 超聲波透射檢測技術的局限性

盡管超聲波透射檢測技術能夠有效滿足建筑樁基檢測的需求，但在實際的應用過程中，該技術也存在一定的局限性。在應用超聲波透射技術對樁基進行檢測過程中，主要通過在聲測管內部放置探頭的方式來實現檢測的目標。而聲測管本身位于鋼筋籠的內側，因而在實際的測量中很難滿足對于聲測管外側的檢測需要。結合實際的建筑樁基情況來看，由于聲測管外側是超聲波透射技術檢測的盲區，因而樁基鋼筋保護層厚度不足的情況，很難在應用這種技術的過程中被檢測出來。針對當前我國不同地區的地質環境條件和建筑工程樁基施工要求不同，需要對超聲波透射檢測技術進一步的優化和創新，盡量避免缺陷問題對最終的檢測結果造成影響。

6 結語

綜上所述，超聲波透射檢測技術在建筑樁基檢測中發揮著重要的作用。從現階段我國建筑市場的發展狀況來看，樁基技術已經被應用到大部分的建筑工程當中，為了滿足建筑工程對高質量和先進技術的應用需求，在對建筑工程進行施工時，需要提高對樁基檢測工序的重視程度，并及時對存在質量問題的樁基進行加固處理，以此確保建筑工程的樁基施工質量。