超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土灌注樁完整性

王 倩

徐州市路興公路工程有限公司

1 引言

混凝土是現代建筑工程中所廣泛采用的一種建筑材料，對于一些大型基礎建筑工程，都普遍使用了樁結構以承擔較大的荷載，并滿足相應的工程需要。而現代化的建筑中，考量建筑物本身結構及其經濟性的需要，普遍采用混凝土灌注樁。而由于灌注樁等建筑結構在形成的過程中，主要利用混凝土的較強的可塑性，在混凝土還未硬化前，對樁結構進行灌注與澆筑所形成的。因此混凝土灌注樁，從其結構形成過程及特點來看，具有較強的隱秘性，需要采取特殊的方法以有效檢測灌注樁的結構質量及工程性能，從而在保障混凝土灌注樁質量的前提下，進一步保障建筑物整體的工程質量。而現代建筑工程中，針對混凝土灌注樁的質量及完整性檢測，主要采用聲波透射法，本文正是基于超聲跨孔聲波透射法在檢測混凝土灌注樁完整性中的應用進行相應研究與討論，希望能夠一定程度上提升滿足現代建設工程的需要。

2 聲波透射法檢測混凝土完整性的基本原理

聲波透射法的原理是基于聲波在介質中傳遞的過程中會產生能量，聲波是一種機械波，機械波不同于電磁波，機械波的會在傳播介質中發生擾動，其震動形式較為單一，根據其傳播方向與震動方向可分為橫波與縱波。聲波透射法，就是利用機械波在介質中傳遞能量這一原理，在混凝土灌注樁內預先設計平行于混凝土灌注樁縱軸的聲測管道，然后將超神波探頭伸入混凝土灌注樁內部，進行逐點、逐段探測。根據超聲波在混凝土灌注樁中傳播后所反饋的各類聲學參數(聲速、頻率、能量、波形)來根據這些聲學參數進一步判斷混凝土灌注樁的樁身完整性。

利用聲波透射法對混凝土灌注樁的完整性檢測，主要包括樁內跨孔聲波透射法，樁內單孔聲波透射法，以及樁外孔聲波透射法這三類方法。而其中，樁內跨孔聲波透射法，是依據相應工程規范所廣泛采用的一種檢測方式，本文也是基于超聲跨孔聲波透射法這一檢測方式，探討利用聲波透射法對混凝土灌注樁完整性檢測過程中需要注意的相關事項，及優化措施的進一步分析與研究。

3 超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土灌注樁完整性的基本步驟

由于混凝土灌注樁這一建筑結構主要有混凝土灌注所形成。而為了開展后續超聲跨孔聲波透射法的利用條件，首先在形成混凝土灌注樁的過程中需要預埋相應平行于混凝土灌注樁縱軸的聲測管道，在具備了聲測管道后，才能實現后續的聲波透射檢測方法。

在設置預埋管道的過程中，可以結合實際工程需要，一般的鋼筋混凝土灌輸樁的截面為圓形，在確定埋管數量于埋設方法的過程中，一般采用沿直徑布置管道，呈三角形布置管道以及呈四方形布置管道這三種方式。在實際工程中，為滿足工程需要及提升后續檢測質量，需要保證埋設聲測管道的內徑控制在50-60mm之內，同時埋設管道應確保下端封閉，上端加蓋，管內無異物，各管互相平行等要求。

在滿足基本的聲波透射法的應用條件，形成具備聲測管道的混凝土灌注樁后就可以開展后續的聲波檢測工作，在實際檢測過程中其具體步驟如下。

（1）檢測聲測管道是否通暢，其具體方法采用注水法，若保持穩定注水速度，在聲測管道內不形成淤積，則管道通暢良好。

（2）計算聲測管及耦合水層聲時修正值，具體計算步驟及內容，需要參照實際工程中混凝土灌注樁的尺寸打下及聲測管道的布置樣式及施工環境等多種因素考慮。

（3）測量樁頂聲測管外壁凈距離，樁底聲測管外壁凈距離是后續各類聲學參數計算過程中需要反復使用的一項重要數據，因此在實際測量過程中，為確保數據的精確性，需要多次測量取平均值。

（4）安置聲波發射與接收轉換器。聲波發射與接收轉換器的安裝位置需要確定，在后續的測量過程中保持不變，以免對聲測數據的精確性造成影響。

（5）保障聲波發射與接收轉換器同步升降，并保持測點間距小于等于250mm?？刂坡暡òl射與接收轉化器之間的相對位置，并保持測定間距，提升聲測數據精確性的有效手段，在實際測量過程中，為保障測量數據的準確性，需要對聲波發射器的相對位置及測點間距進行全面檢查與調整。

（6）采集和記錄信號包括，聲時，聲幅，頻率，波形四類數據。在聲波接收器接收信號時，相關探測人員需要將數據結果及時到處，避免因接收器存在大量數據而造成混淆或遺漏，在記錄數據的過程中，除了做到及時分類數據記錄以外，還要對數據進行校核，結合聲時，聲幅，頻率，波形之間的理論關系，及實際經驗，排除誤差較大的聲測數據，以提升測量精度。

（7）以兩根聲測管為一個檢測部面進行組合，分別完成所有的檢測剖面。

（8）針對實際工程中混凝土灌注樁，樁身的特點，及測量數據的基本情況，對于樁身處數據可疑部分進行加密測量，或采用斜測法或扇形掃測法進行復測，以進一步確定樁身缺陷部位。

以上即為實際工程中應用聲波透射法檢測混凝土灌注樁樁身完整性的全部步驟，在檢測樁身完整性，排除樁身缺陷部位的過程中，主要依據聲時，波幅，波速，波形，這四項定量的聲測指標來確定。對于一般的混凝土灌注樁的缺陷特點及實際測量經驗，發生缺陷的部位主要表現為聲時大，波幅小，波速小，波形畸變這四類特征。而為保障測量精確性，避免產生誤測，或遺漏等問題，測量過程中，需要保障測量次數多次，測量方式多樣，測量手段豐富等基本特點。在記錄測量數據的過程中，要嚴格避免因人為誤差造成的數據錯誤，同時在測量的過程中應保證對于混凝土灌注樁樁身的測量做到從上到下的全面測量，避免造成部分遺漏等問題。

4 聲波透射法數據分析與判定的主要依據

從聲波透射法的基本測量步驟中我們可以看出，判斷混凝土灌注樁樁身完整性的指標包括，聲時、聲速、波幅、波形這四項基本聲測指標來定性完成的。為進一步推進對于聲波透射法在實際工程中的應用，現就聲波透射法數據分析與判定的主要依據進行進一步分析與研究。

在實際測量過程中，根據測量經驗與測量原理，我那邊發現聲測數據中反映為聲速小的部位容易成為缺陷部位。這一判據的理論來源是基于概率法的分析方法得出的。在實際聲波透射法的應用中，根據特點頻率下的聲波在介質中傳播的速度，進一步結合概率統計的方法得出了應用聲波透射法測量混凝土灌注樁樁身完整性的聲速臨界值。在理論上，小于這一臨界值的聲速可能為異常點。結合這一判據的理論，在實際工程中應用超聲跨孔聲波透射法測量混凝土灌注樁樁身完整性的過程中，為保障聲速判據的準確性，保障聲波發射與接收器之間的相對位置，避免聲波傳遞過程中，由于聲波接收器安裝位置的偏差，造成測量波速的不準確。同時，對于不同部位的聲速數據大小，我們也可以定性得出相應的缺陷類型，從而加以針對性的修正。

除了聲速測量判據，聲波透射法在混凝土灌注樁樁身缺陷檢測的過程中，還可以利用聲速低限值判據，PSD判據以及波幅判據等多種判別方法。其判別原理與判別方式與聲速判據基本類似，其中聲速低限值判決利用了，對于預留混凝土試件抗壓強度與聲速對比實驗的聲速數據，進行對比分析，以檢測混凝土灌注樁樁身中的缺陷部位。而PSD判據法，與波幅判據法，其方法本身借助了數據統計中的各種工具，對于數據及分析結果進行了一定優化與處理，得出了更為準確的判別結果。例如，對于PSD 判據中的斜率法，進一步利用了多次測量的平均結果從而減少了系統誤差對判別結果造成的影響。

5 超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土灌注樁樁身完整性的優勢及應用價值

現階段，我國建筑行業內各類大型建筑工程所采用的混凝土樁身完整性的檢測方法都是借助超聲跨孔聲波透射法的基本原理。超聲跨孔聲波透射法，在滿足我國現代建筑工程的施工質量，提升施工安全與施工效率上發揮了重要作用。而導致超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土樁身完整性的原因是多方面因素造成的。

首先，由于混凝土灌注樁其本身的特點，具有一定隱秘性的工程特征，混凝土灌注樁具有一定的隱秘性，以及可變性，不同混凝土灌注樁在不同施工條件下，及施工操作下所表現的樁身完整性也存在差異，因此在開展完整性檢測的過程中不能采取結構分析與實驗的方法，而超聲跨孔聲波透射法，在使用的過程中，不需要與混凝土灌注樁內部直接接觸，而是通過了聲波在介質中傳遞的原理，根據聲波在混凝土灌注樁傳遞過程中所反饋回來的聲學參數進一步定性分析其樁身的完整性。由于聲波的發射與接收設備的發展較為完善，相關聲學指標的探測技術也較為完備，因此在使用聲波透射法測量混凝土樁身完整性的過程中，可以得到較為準確可靠的測量結果，并能夠較為準確地分析出樁身缺陷部位的范圍及位置，這為大型建筑工程中混凝土樁基的完整性，及質量保障提供了較大支持。但聲波透射法測量混凝土灌注樁樁身完整性的過程中，需要在形成混凝土灌注樁樁身前預先埋設聲測管道，對于實際施工進度造成了一定阻礙，并且由于聲測管道的投入使用使得聲波透射法的測量方式需要投入大量成本。但對于大型基礎建筑工程來說，為保障建筑工程的質量安全，滿足建筑結構自身的荷載需求，采取聲波透射法的檢測手段，對混凝土灌注樁樁身完整性進行精確的檢測仍是現代建筑工程中廣泛采用的主流檢測手段。

最后，現階段，隨著建筑行業的不斷發展，以及建筑工程種類及技術質量的標準提升，我國建筑行業由過去的經濟追求逐步轉變為質量技術追求，因此聲波透射法在未來我國大型建筑工程項目中的混凝土灌注樁樁身完整性檢測工作中的應用空間及應用前景仍有待進一步發掘，但在應用聲波透射法的過程中，相關企業也需要對聲波檢測法的測量方式及應用技術進行改進與創新，以建少測量成本，推廣超聲跨孔聲波透射法的進一步發展。

6 結束語

超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土灌注樁樁身完整性是現階段我國實際工程規范及標準中所要求的主要檢測手段。利用超聲跨孔聲波透射法檢測混凝土灌注樁樁身完整性，可以利用聲波在介質中傳輸的基本原理，根據聲波傳輸過程中所反饋的信息間接地測定混凝土灌注樁樁身的缺陷范圍及相應位置。聲波透射法有效地避免了因混凝土灌注樁自身隱蔽性所造成的測量困難等問題，為我國建筑行業內各類基礎建設工程中混凝土灌注樁結構質量的提升作出了重大貢獻。在未來建筑規模不斷擴大，建筑質量要求不斷提升的背景下，超聲跨孔聲波透射法，仍是滿足現代建筑工程需要，提升混凝土灌注樁結構質量，保障建筑工程整體質量安全的重要檢測方法。