聲波透射法檢測技術在樁基檢測中的應用

摘要：隨著我國城市化進程加快，基礎設施建設需求不斷增長。樁基是工程項目建設的重要基礎，樁基工程具有明顯的特殊性和復雜性，樁基工程施工質量和樁體狀態檢測是保障工程質量和安全的關鍵。聲波透射法作為一種先進的非破壞檢測技術，能夠準確、快速地檢測樁體的內部結構和缺陷。闡述了聲波透射法檢測技術的原理，并結合具體項目，分析了聲波透射法檢測技術在樁基檢測中應用的實例，旨在充分發揮聲波透射法檢測技術優勢，提高樁基檢測質量。

關鍵詞：聲波透射法"檢測技術"樁基檢測"檢測流程"樁基質量

Application"of"Acoustic"Transmission"Detection"Technology"in"Pile"Foundation"Detection

LI"Lipeng

Beijing"Tiecheng"Testing"and"Certification"Co.，"Ltd.，"Beijing，"102600"China

Abstract："With"the"acceleration"of"urbanization"process"in"China"，"and"the"demand"for"infrastructure"constructionnbsp;is"constantly"increasing."Pile"foundation"is"an"important"foundation"for"engineering"project"construction，"and"pile"foundation"engineering"has"obvious"particularity"and"complexity."The"construction"quality"and"pile"state"detection"of"pile"foundation"engineering"are"key"to"ensuring"engineering"quality"and"safety."Acoustic"Transmission"method，"as"an"advanced"non-destructive"testing"technology，"can"accurately"and"quickly"detect"the"internal"structure"and"defects"of"piles."This"article"elaborates"on"the"principle"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"and"analyzes"the"application"examples"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"in"pile"foundation"detection"based"on"specific"projects."The"aim"is"to"fully"leverage"the"advantages"of"Acoustic"Transmission"detection"technology"and"improve"the"quality"of"pile"foundation"detection.

Key"Words："Acoustic"Transmission"method;"Detection"technology;"Pile"foundation"detection;""Detection"process;"Pile"foundation"quality

建筑、交通、水利等領域對樁基工程建設的質量要求非常高，傳統的樁基檢測技術存在不足。聲波透射法可以對樁體的整體性能進行全面評估，為工程質量控制提供了新的手段和技術支持，有助于減少因樁基質量問題而引發的安全事故，降低維護成本，延長工程使用壽命。

1聲波透射法檢測技術的原理

1.1測試原理

聲波透射法是一種非破壞性檢測技術，其通過向被檢測物體內部發送超聲波，并根據接收到的超聲波信號來評估物體的內部結構和缺陷情況。在工程領域，聲波透射法被廣泛應用于材料的內部質量檢測、結構健康監測、缺陷診斷、材料性能評估等方面。聲波透射法測試是利用聲波在材料中傳播時會受到不同材料性質影響而產生的反射、折射和散射等現象的原理。當超聲波穿過被檢測物體時，會遇到不同密度、不同聲速的材料，從而會發生聲波的反射、衍射和散射，這些聲波在被檢測物體內部的傳播路徑和接收信號的特性能夠提供關于物體內部結構和缺陷的信息。

聲波透射法具有非破壞性、快速、準確、可定量評估等優點，因此在許多工程領域中得到廣泛應用。在具體測試期間，需要先利用超聲波探頭向被檢測物體內部發送高頻聲波，然后利用接收器接收從被檢測物體內部反射、折射或散射回來的聲波信號，將所有收回的聲波信號進行全面的分析，提取聲波信號的傳播時間、強度、頻率等特性，來評估被檢測物體的內部結構和缺陷情況［1］。

1.2技術準備

1.2.1超聲波檢測裝置的選擇

超聲波檢測裝置的選擇主要取決于具體的檢測需求和實際情況。目前常用的裝置超聲波頻率通常在2～20"MHz之間，不同頻率的超聲波適用于不同厚度和材料類型的檢測，高頻超聲波適用于細小缺陷的檢測，低頻超聲波適用于更厚材料的檢測。超聲波傳感器類型包括單元超聲波傳感器、陣列超聲波傳感器等。單元傳感器適用于簡單的缺陷檢測；陣列傳感器可以提供更多的信息，對于更復雜的檢測任務更為適用。樁基工程的很多施工環境比較復雜，對于在惡劣環境下進行檢測任務的需求，需要選擇具有防塵、防水、耐高溫等特性的超聲波檢測裝置。

1.2.2聲測管布設

聲波檢測技術需要在樁內安裝聲測管，利用聲波在介質中傳播的特性，才能實時監測樁體的質量、長度、深度和周圍土體的情況，從而為工程質量控制提供依據。聲測管的布設應當沿著樁體的縱向軸線，以確保聲波能夠有效地傳播和接收，在每個管段的接頭處應該留有足夠的空間，以適應聲波檢測的需要。布設聲測管的數量應根據工程實際情況而定，一般一個區域需要布設多個聲測管，以對樁體進行全面、細致的檢測，具體要求可見表1。

聲測管可以通過預埋或后補充安裝的方式進行布設。預埋聲測管需要在樁澆筑前就將聲測管埋入樁體內，后補充安裝的聲測管則是在樁澆筑完成后通過打孔或粘貼的方式將聲測管安裝在樁體內部。聲測管應與檢測設備相連接，確保數據的高效、準確傳輸，并能夠實現在不同深度和位置處進行檢測［2］。

1.2.3聲波檢測的3種方法

（1）樁內跨孔透射法。該方法是通過在樁體兩側設置傳感器，利用聲波在樁體內部的傳播來評估樁基的情況。聲波從一個傳感器發射，穿過樁體，經過另一個傳感器接收，在分析聲波傳播過程中的衰減、反射等情況后，就可以得出樁體的質量和存在的缺陷情況。

（2）樁內單孔透射法。該方法是在樁體內設置一個傳感器，通過發射聲波并接收反射波來評估樁基的情況。通過分析傳感器接收到的聲波信號，可以判斷樁體內部可能存在的缺陷、空洞等情況。

（3）樁外孔透射法。該方法是通過在樁體外表面設置傳感器，利用聲波穿透樁體來評估樁基的情況。通過在樁基表面發射聲波并接收反射波，分析聲波在樁體內部的傳播情況，可以了解樁體的內部結構和可能存在的缺陷。

這3種方法各有優、缺點，需要根據具體工程情況和要求選擇合適的方法。

1.3檢測流程

（1）明確聲測管位置，與設備相應通道接口正確連接。

（2）確定聲測管編號，將探頭放入相應的聲測管中，再按管的編號將探頭接在儀器對應的通道上，一一對應，如管1或管A的探頭接到儀器一通道上，以此類推［3］。

（3）打開超聲波采集設備，并在設置中輸入工程信息，如項目名稱、被測樁號、樁長和聲測管管距等。

（4）將發射和接收換能器都置于聲測管的底部，點擊采樣，觀察儀器設置是否合理。若感覺波形顯示不佳，則可重新調整增益，等到達到最佳效果。如果出現意外狀況，例如：無論如何調整波形的增益與延遲，總是無法調整到很好的顯示效果，可能是由于換能器所處位置存在缺陷，可以將各個換能器向上提起同樣距離，觀察設備上波形的顯示效果，如果波形的顯示效果逐漸變好，則說明此時的設置無誤，然后將換能器重新放回樁底［4］。

（5）調整首波位置，以將首波放置在波形顯示區約1/3～1/2處為優。

（6）測試完成后，點擊保存文件。

2聲波透射法檢測技術在樁基檢測中應用

2.1項目工程的實際情況

該項目場地的地質條件復雜多樣，不同地層的密實度、抗壓強度、可塑性等工程特性存在著巨大差異?；诖?，該項目在設計樁基參數時，充分考慮并針對不同的土層特性進行合理的設計。在該項目中，選擇采用了鉆孔旋挖灌注樁（泥漿護壁）樁基礎，這種樁基類型在復雜地質條件下具有較強的適用性，能夠為項目提供可靠的支撐和承載能力。項目需求規定了樁長設計范圍為15～25"m，樁徑設計范圍為1～1.6"m。此外，樁端持力層為中風化混合花崗巖，設計強度被規定為C35，以此設計來保證樁基工程的承載能力和穩定性達到優良水平。

由于不同地層的土壤特性差異巨大，因此，為了強化樁基工程的穩固和可靠，在施工中，依據實際的地質情況和土層特性對設計和施工進行了精細處理，并考慮到不同巖土層的承載能力存在差異，詳細分析了承載能力，以便合理評估和設計樁基的承載能力，確保工程的穩定和安全可靠。經過上述考量和分析，選用了鉆孔旋挖灌注樁作為樁基施工方式。鉆孔旋挖灌注樁（泥漿護壁）樁基礎設計樁長為15～25"m，樁徑為1～1.6"m，樁端持力層為中風化混合花崗巖，設計的樁混凝土的強度等級為C35。

2.2聲波透射法檢測技術的應用

2.2.1地層質量評估

本項目應用聲波透射法評估地層的土壤密度、孔隙率和巖石密度等物理特性，根據地層聲波速度和聲波衰減系數的測定，可以獲得地層材料的物理參數。具體數值為：土壤密度為1"600"m/s，在標準數值范圍（1"500～2"500"m/s）內；土壤孔隙率為0.3，符合典型數值范圍（0.1～0.5）；巖石密度為5"500"m/s，在典型數值范圍內（4"000～8"000"m/s）。

2.2.2樁周地層連通性

聲波透射法可以識別不同地層之間的相互聯系和接觸情況，通過評估土層間的連接情況和土壤中的孔隙結構，可以判斷樁周土體的穩定性［5］。具體數據包括以下兩個方面。（1）土層間的連接情況：確認土-石、砂-黏土等地層間的交界情況。（2）土層孔隙結構：檢測顯示土壤中不存在的大型空洞或裂隙，沒有地層的不穩定性狀況。

2.2.3樁底承載層確認

確認樁底的巖土承載層位置和特性對樁基礎設計至關重要，聲波透射法可以用于確定樁底的持力層深度和樁底土層特性，具體如下。（1）樁底土層特性：典型土層的物理力學參數，包括密度、波速、聲衰減等都符合設計要求。（2）持力層深度：聲波測試得出的樁底持力層深度為15～20"m，符合要求規范［6］。

2.2.4樁身質量和缺陷檢測

本項目應用聲波透射法進行樁身的質量和缺陷檢測，在獲取聲波的傳播情況后，可以評估樁體的質量和識別可能存在的裂縫和空洞，具體如下。（1）樁身質量評估：樁體的平均波速為4"000"m/s，在典型值范圍3"000～6"000"m/s內，證明樁體的整體質量合格。（2）樁身缺陷識別：對可能存在的裂縫和空洞進行識別和定位，結果顯示不存在以上問題，證明樁基礎穩定性優良。

3""結語

本研究探討了聲波透射法檢測技術在樁基檢測中的原理、技術準備、檢測流程與實踐應用，可以明確聲波透射法作為非破壞性檢測技術，在樁基工程中具有重要的應用意義。合理實施聲波透射法檢測，可以對地層質量、樁周地層連通性、樁底承載層和樁身質量進行評估和質量控制，為工程設計和施工提供科學依據，確保樁基礎的安全、可靠。在實際應用中，還要注意聲測管的預埋數量、聲測盲區的質量控制，以保證聲波透射法檢測結果的可靠性和準確性。

參考文獻

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