超聲波透射法基樁檢測常見問題分析與探討

李赫

引言

樁基作為一種基礎結構形式在橋梁，高層建筑等工程領域中得到廣泛的應用，因此樁基的承載力和完整性的質量問題就成為工程實際運用中的重點控制因素。對于基樁的豎向承載力一般采用靜壓法和高應變動測法（PDA），靜壓法由于可靠度較高在工程實際中得到廣泛運用，對于基樁的完整性檢測方法較多，工程實際中運用較多的有超聲波透射法﹑低應變反射波法，鉆芯法等。其中，超聲波透射法由于其檢測速度快，效率高同時對于深度較大的基樁檢測可靠度相對較高在近幾年發展十分迅速，但是在應用過程中工程技術人員發現，雖然聲波透射法的檢測效率很高，但仍然暴露出一些問題，這些問題有時候會直接影響檢測人員的判斷甚至導致誤判，從而導致很多爭議和損失，對我國工程建設的發展帶來不利影響。

本文首先通過對超聲波透射法基本理論的介紹，再立足于實際工程與儀器操作示例，分析和歸納了超聲波透射法基樁檢測的程序和常見問題，提出問題的解決辦法，為工程檢測人員提供一定的借鑒與參考。

超聲波透射法檢測的基本理論和步驟

超聲波透射法基樁檢測儀器種類繁多，但原理和組成基本相同。下面對這三種組成部分的基本原理進行介紹。

1.聲檢測儀

超聲檢測儀的功能就相當于電腦的主機和顯示屏，一般由計算機，高壓發射與控制，程控放大與衰減，A/D轉換與采集四大部分組成。高壓發射電路受主機同步信號控制，產生受控高壓脈沖激勵發射換能器，電聲轉換為聲波脈沖傳入被測介質，接收換能器接收到穿過被測介質的聲波信號后轉換為電信號，經程控放大和衰減對信號作自動調整，將接收信號調整至最佳電平，輸送給高速A/D采集板，經A/D轉換后的數字信號以DMA的方式送入計算機，進行各種數據處理。

2.機械提升裝置

機械提升裝置由定位滑輪，定位數據接線，聲測管接口滑輪組成。起到一個收放換能器的媒介作用，檢測時將徑向換能器的接線搭在聲測管接口滑輪上，再將徑向換能器的線圈接線搭在數據滑輪上，這樣就可以在檢測儀屏幕上定位徑向換能器的位置并得到每個測點的聲波波形。

3.徑向換能器

徑向換能器由發射換能器和接收換能器兩種組成。我們在運用超聲波透射法時，首先要解決的問題是如何產生聲波和如何接收經混凝土傳播的聲波，然后進行測量。解決這種問題就是通過發射和接收換能器的能量轉換，發射換能器通過壓電效應實現電能向聲能的轉換，而接收換能器通過壓電效應實現聲能向電能的轉換。以水為中間介質，聲波脈沖從發射換能器到接收換能器實現能量形式的轉換，同時將波速，波幅數據和波形傳至檢測儀屏幕供檢測人員觀察，完成測試后，將數據導入計算機進行進一步的分析，最終做出檢測報告并得出對基樁質量完整性類別的判斷和說明。

4.工程實例

本文作者以南縣至益陽高速橋梁基樁檢測項目為例，采用ZBLU520A非金屬超聲檢測儀，對超聲波透射法基樁檢測現場程序進行更加形象的描述，同時總結出檢測過程中常見問題與解決方法以及經驗。

首先進行現場的協調與組織，聲測管中需施工單位配合提前灌滿清水，然后將三角架架至離基樁3-5米遠處，保證線圈整齊，再將定位滑輪牢固的架在三角架上，然后將發射與接收換能器放入聲測管中直至放至樁底位置，再由檢測人員接好各個數據線，將檢測樁長，樁號等參數輸入檢測儀后進行檢測。如下圖所示：

1.采集不到首波波形

造成這種問題的原因大致有兩種：一、接收換能器和發射換能器不在同一平面位置，且相差1M以上，可以通過線圈上線繩的刻度將接收和發射換能器調至樁底同一平面位置，再進行首波采集。二、樁底混凝土質量很差，如離析，沉渣等，導致聲波在傳播過程中衰減過快，從而無法采集波形。

2.檢測儀顯示換能器未到樁頂位置，而換能器已到樁頂

如果出現這種問題就要進行復測，復測之前首先通過線繩刻度確認所有換能器均已到達樁底位置，同時估算樁長是否足夠，如果不夠，那么這種問題就是由于樁長不夠設計要求所導致的，如果樁長足夠，則是定位滑輪讀數誤差所導致，需要將儀器送至計量院或工廠進行維修。

3.波形正常，而PSD曲線卻有大幅畸變

這種問題在工程實例中屢見不鮮，很多檢測人員因此對基樁完整性的質量造成誤判，在超聲波透射法檢測報告的撰寫過程中，我們對于基樁完整性的判斷依據要以波形為主，同時綜合波速，波幅，PSD曲線進行判斷，只單獨以PSD作為唯一標準是錯誤的，出現這種問題主要有兩點原因：一、配合檢測人員收放換能器的速度過快，導致儀器的讀取誤差。二、檢測人員的‘增益參數值設置過大，導致PSD曲線發生畸變。在檢測過程中勻速收起換能器，同時觀察屏幕調節好增益值，就可以避免此類問題的發生。

結語

本文立足于工程實例，介紹了聲波透射法的基本理論和現場檢測的程序，歸納和提出了工程檢測中的常見問題和解決辦法，對于工程檢測人員有一定的參考和借鑒意義，同時對于我國檢測行業的規范性和整體性發展起到了很好的推動作用。

（作者單位：中南林業科技大學）

作者簡介：李 赫（1992-），男，吉林長春，中南林業科技大學土木工程與力學學院，橋梁與隧道工程碩士研究生。