超声脉冲法在检测钻孔灌注桩中的应用

地基专业作业指导书钻孔灌注桩成孔质量（超声波法）试验实施细则文件编号：版本号：编制：批准：生效日期：钻孔灌注桩成孔质量（超声波法）试验实施细则1.目的为了规范钻孔灌注桩成孔质量检测超声波法的各个环节，特制定本细则。

2.适用范围本细则适用于泥浆护壁钻孔灌注桩成孔质量超声波法检测现场实施和内业分析计算。

通航建筑物可参照执行。

3.引用文件3.1检测依据的技术标准钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽检测技术规程DB29-112-2004建筑桩基技术规范JGJ94-2008建筑地基基础设计规范GB50007-20113.2合同文件工程检测合同是检测依据标准之一，检测人员进场前，应了解合同的主要内容，合同义务必须履行。

当合同的内容与采用的技术标准有矛盾时，应向委托方说明，但原则上应优先履行合同义务。

4.职责4.1现场检测人员负责现场检测。

提倡谁检测谁分析的原则，若现场检测人员由于时间的关系需委托他人进行内业分析时，检测人员应将现场检测的基本情况，资料分析中应注意的问题，现场检测的全部资料无一缺少的移交给内业分析人。

检测人员对检测的原始数据的真实性和有关资料的质量负完全责任。

4.2内业分析人负责曲线绘制，对绘制的曲线负责。

由于人为原因（例如擅自修改原始记录数据，调整或平滑曲线）导至工程质量问题或工程质量纠纷，应由内业分析人员负责。

内业分析中非技术方面的疑难问题，应请示公司总经理协助解决。

内业分析中技术方面的疑难问题应请示公司技术负责人或总工程师协助解决。

4.3一般情况下，内业分析人应同时负责编写检测报告并对所编写报告的质量负责。

4.4公司技术负责人或总工程师负责报告审核，根据报告中的波形曲线检查报告分析的质量，对报告结论的合理性负责。

5.工作程序5.1检测数量及检测部位确定灌注桩成孔质量的检测数量及检测部位按规范或设计单位的要求执行，若委托方确定的检测数量少于规范或设计要求，项目经理应向委托方说明，经解释说明后可按合同要求的检测数量执行。

浅谈钻孔灌注桩检测技术（超声波法）桩基础是构造物的主要形式之一，其工程质量一直备受建设、施工、设计和监理等部门的关注。

但是由于我国地理环境复杂、施工与专业技术不成熟和基础和结构设计不合理等原因，导致桩基施工中存在着很多质量隐患，下面文章将就钻孔灌注桩超声波法检测技术进行深入的分析和讨论。

标签：钻孔灌注桩；超声波；缺陷混凝土是一种多相复合体，其强度和均匀性并不是一直处于稳定状态，因此，超声波在混凝土中的传播是一个极其复杂的物理过程，此时就需要利用波形、波幅、和声时等声学参数来对混凝土灌注桩质量缺陷性质、位置和大小进行判断，从而使得混凝土超声检测能在工程中得到很好的应用。

1 国内灌注桩的应用概况我国在桩基工程上的花费往往占据了总工程造价的很大一部分，由此就可以看出，对于工程结构而言，桩基工程的质量是否达标影响着整个施工质量的高低。

但是因为桩基工程属于地下隐蔽工程，施工工序多，工艺流程长而复杂，施工过程大多处在水下不易监视，众多的因素导致施工质量难以达到预期效果，其中灌注桩的质量问题最为严重，因此灌注桩的工程事故在所有工程施工事故中占有极高的比例，所以我国在灌注桩方面难以解决的问题主要有三个：采取何种方法对灌注桩的施工质量进行控制，对灌注桩存在的缺陷如何进行处理，采用何种方法对桩基工程进行检验。

2 钻孔灌注桩施工中存在的问题及处理方法钻孔灌注桩主要包括泥浆护壁灌注桩和干作业螺旋钻孔灌注桩两种。

在进行灌注桩施工阶段，对于水下混凝土的灌注尤为关键，因此在灌注过程中，要对其进行明确分工，以确保各个环节统一指挥，密切配合，确保工程施工的顺利进行，使得灌注水下混凝土的质量能够大大提高，从而预防质量事故的发生。

如若发生了灌注桩的质量事故，应当理清现场情况，分析事故原因，在最短的时间内采取合理的技术措施进行补救，对于缺失存在缺陷的钻孔桩，应在其能够安全使用的情况下进行设计补强，以免诱发不必要的经济损失。

对于补强的桩还需要对其进行质量安检，符合要求之后才可以正常投入使用。

钻孔灌注桩超声波法检测实践提要：本文提出了一种准确判定缺陷性质、位置和大小的较合理的检测方法，并对国家规程中三种缺陷判定方法逐一进行分析，指出判断时应注意的问题，最后提出了自己新研制的综合判定方法。

关键词：钻孔灌注桩超声波声参量缺陷前言随着近几年公路工程建设的不断发展，尤其是高速公路的飞速发展，河南省钻孔灌注桩据粗略统计每年都在6000根以上。

鉴于钻孔灌注桩大都采用水下灌注，看不见，摸不着，加之地质复杂，施工单位的施工工艺和经验不同，出现了许多事故。

1983年，由河南省交通厅公路管理局与湖南大学在参考法国同类桩基检测基础上，运用超声脉冲技术共同研制成功的一种新的检测桩基质量的方法即埋管法（或声波透射法），为我国无损检测开辟了新领域。

该方法是钻孔灌注桩非检测方法中的一种，因其机理明确、设备简单、使用方便、检测准确可靠，能非性地检测钻孔灌注桩完整性、均匀性，因而被广泛应用于公路、水利、建筑、铁路等领域。

该方法现也被列入中华人民共和国《基桩低应变动力检测规程》并作为一种典型的方法由河南逐步推向全国。

超声波法的研制成功，填补了我国无损检测领域的一项空白。

现根据多年来从事超声波检测的经验和体会，对超声波检测方法和缺陷判断方面进行总结，供同行参考。

一、超声波法的测试超声波法的测试原理：由仪器中的脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，并加在发射换能器的极板上而产生超声脉冲，超声脉冲这被测桩体，并被接收换能器所接收（图1），声波信号重新转变成电信号，仪器显示出超声脉冲穿过被测介质时的各种物理量如声波传播时间t、能量的损失A、频率f的变化和波形畸变等。

由于声波穿过不同的介质时，这些物理量均不同，因此可根据这上结物理量与介质性质之间的关系判断桩身中混凝土质量的变异及内部缺陷的性质、大小和位置。

二测试方法1．粗测：粗测一般为平测（图2）。

平测是将两探头放置在声测管同一水平高度（声测管中应事先注满清水，作为接触良好的介物），以声测管管平面为基准首先把探头入置在离声测管管平面最近的好的混凝土中，此时屏幕上应出现正常波形即正弦波（或余弦波），调整衰减倍数，使接收波首波幅值达到屏幕刻度的3～4格，等波形稳定后，方可进行数据采集，测出声时和首波幅值。

钻孔灌注桩超声波检测钻孔灌注桩是一种常用的地基处理方法，可有效提升土壤承载能力，增加工程的稳定性。

为了确保钻孔灌注桩的质量，超声波检测技术被广泛应用于这一领域中。

本文将介绍钻孔灌注桩超声波检测的原理、方法和应用。

一、原理钻孔灌注桩超声波检测利用超声波在材料中的传播特性来评估材料的质量和缺陷情况。

超声波在材料中的传播速度和反射特性受材料的密度、弹性模量和声波吸收特性等因素的影响。

通过测量超声波的传播时间和幅度变化，可以推断材料的物理性质和存在的缺陷情况。

二、方法钻孔灌注桩超声波检测通常通过以下步骤进行：1. 选择合适的超声波探头：根据需要检测的材料和深度，选择合适的超声波探头。

常用的探头包括接触式和非接触式两种。

2. 准备样品表面：将待测样品表面清洁，并涂抹适量的耦合剂，以提高超声波的传播效果。

3. 预测校准：测量一系列已知物理参数的标准样品，校准仪器以确保准确性和可靠性。

4. 进行超声波检测：将超声波探头放置在预定位置，发送超声波脉冲，并接收反射信号。

根据返回信号的时间延迟和幅度变化，可以获取材料的密度、弹性模量和存在的缺陷情况。

5. 数据处理和分析：将测量数据导入计算机软件中进行处理和分析，生成超声波图像、波形和参数。

通过分析这些结果，可以评估钻孔灌注桩的质量和缺陷情况。

三、应用钻孔灌注桩超声波检测在以下方面具有广泛的应用：1. 质量评估：通过测量钻孔灌注桩中混凝土的密度、弹性模量和声波吸收特性等参数，可以评估其质量，判断是否合格。

2. 缺陷检测：通过检测超声波的反射信号，可以发现钻孔灌注桩中的空洞、裂缝、松散区域等缺陷，及时采取修复措施。

3. 强度评估：通过测量超声波的传播速度和衰减程度，可以推断钻孔灌注桩的强度和硬度，评估其承载能力和稳定性。

4. 桩身检测：钻孔灌注桩超声波检测也可用于检测桩身的完整性和一致性，了解桩的物理特性和结构状态。

总结：钻孔灌注桩超声波检测是一种非破坏性、快速、准确的质量评估方法。

超声法在混凝土灌注桩完整性检测中的应用摘要：通过对超声波法工作原理的分析，探讨了影响检测精度的因素及分析处理技巧和注意事项，并通过与钻芯取样结果进行对比，结果表明超声波法检测的准确性，说明超声波法检测桩身完整性是一种高效精确的无损检测方法。

关键词：超声波法；桩身完整性；无损检测；钻芯取样法超声波是一种机械波，机械振动和波动是超声测试的物理基础，同时它又是弹性波测试方法中的一种，固体介质中弹性波的传播理论是它的理论基础。

超声波技术应用于混凝土质量的无破损检测已有很长的历史，而超声波法应用于基桩检测，则是近几年才引进发展起来的，由于它具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠，还可以在桩身中上下移动测试，详细查明桩内部缺陷与性质、深度位置、范围大小、严重程度等优点，所以被广泛推广使用，已成为一种比较成熟可靠的灌注桩无破损检测方法。

1、超声波法的基本原理超声波法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，管中充满清水作耦合剂，由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号。

由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。

最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。

2、超声波法现场检测技术2.1声测管的埋设根据桩径大小预埋超声检测管（简称声测管），桩径为不大于0.8m时宜埋二根管；桩径为0.8~2.0m时宜埋三根管，按等边三角形布置；桩径大于2.0m以上时宜埋四根管，按正方形布置，如图1所示。

声测管之间应保持平行。

声测管宜采用钢管，对于桩身长度小于15m的短桩，可用硬质PVC塑料管。

管的内径宜为35~50mm，各段声测管宜用外加套管连接并保持畅通，管的下端应封闭，上端应加塞子。

钻孔灌注桩的超声波检测技术应用混凝土钻孔灌注桩是基础工程中目前最基本、最普遍的一种深基础，技术成熟，操作简便，设备投入不大。

因此，被广泛应用在房屋建筑、高耸结构、铁路及桥梁等各种基础设施建设中。

但是，由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，其质量和内部缺陷，尤其是桩身的完整性及混凝土强度，成为成桩后的质量检测中必不可少的环节。

标签：钻孔灌桩；混凝土；超声波；检测1 超声检测桩基1.1 基本原理混凝土灌注桩声透射法检测的主要工作原理：在桩身中预埋若干根声测管、声测管材质可以是铁管或PVC 管、管内充满水作為声耦合剂。

然后将超声脉冲发射器和接收传感器分别置于声测管中同一水平高度。

测试中，两个传感器保持同步移动，发射传感器发射超声脉冲通过桩身混凝土到达接收传感器接收。

由于超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性；当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波达到该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能力明显降低；如果混凝土中存在松散、蜂窝、孔洞等内部缺陷，声波将产生散射或绕射；依据波的初至时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变等，可以获取测区范围内混凝土的密实度参数。

测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特性，经过处理分析就能判别内部缺陷的性质、大小及空间位置。

根据桩身完整性的判据，将桩身质量分成4类。

Ⅰ类桩：桩身完整。

桩身没有缺陷，波速比较均匀，异常处的波速大于检测桩身平均值，波幅无明显差异。

Ⅱ类桩：桩身有轻微缺陷，但不会影响桩身结构承载力的正常发挥。

某一声测剖面个别测点的声速、波幅略小于临界值，但波形基本正常。

Ⅲ类桩：桩身有轻微缺陷，但不会影响桩身结构承载力的正常发挥。

某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值小于临界值，PSD 值变大，波形畸变。

Ⅳ类桩：桩身存在严重缺陷。

某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值明显小于临界值，PSD 值突变，波形严重畸变。

钻孔灌注桩超声法检测方案一、依据的检测标准及技术要求本检测方案依据的检测标准及技术要求是：《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）。

二、适用范围适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测。

三、检测目的检测混凝土灌注桩的桩身完整性，判定桩身混凝土缺陷的位置及影响程度。

四、检测频率4.1 公路工程基桩应进行100%的完整性检测，各种方法的选定应具有代表性和满足工程检测的特定要求；4.2 重要工程的钻孔灌注桩应埋设声测管，检测的桩数不应少于50%。

五、检测原理混凝土灌注桩超声检测是通过在桩内先预埋若干根平行于桩纵轴的声测管道,再将超声探头通过声测管直接伸入桩身混凝土内部进行逐点、逐段的检测。

对于正常的混凝土,声波在其中传播的速度是具有一定范围,当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使得声时增大,计算声速降低,波幅减小,甚至接收波形畸变,从而可以利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化来分析判断桩身混凝土质量。

桩基础超声波法检测示意如下图所示：岩土电缆柱换能器声测管计算机结果输出数据处理参数设定信号输入非金属超声波检测仪ZBL-U570六、仪器设备本公司应用于基桩超声波检测的仪器为ZBL-U570型多通道超声测桩仪。

声波探测的全过程是声波发射，传播及接收显示后处理，其相应的仪器有发射换能器，接收换能器，声波透射仪。

5.1 声波换能器换能器是声电能量的转换器件，俗称探头。

换能器一般利用压电陶瓷晶体的压电效应原理工作。

其中发射换能器是将声波仪发射机输出的具有一定功率的电信号转换成声信号发射到岩体中，它的工作原理是利用晶体的逆电压电效应。

而接收换能器是将岩体中传播的声信号转换成电信号，输入到声波仪接收机的输入系统中，其工作原理是利用晶体的压电效应。

因实测中对换能器和频率、频带，工作方式的要求不同，因此做成了具有不同结构和不同振动方式的压电换能器.。

超声波无损检测在混凝土灌注桩中的应用0 引言在社会的不断发展过程中，我国桥梁建筑工程项目也越来越多。

而混凝土灌注桩则是其中最重要的一部分，该部分的结构强度对整个工程质量有着决定性的影响。

因此，为了保障建筑工程质量，提高人民居住、通行的安全性，相关建设单位在混凝土桩浇筑后需要对其进行严格的检测，避免桩基出现问题影响建筑的结构安全。

而超声波检测技术由于其优异的性能，现如今被广泛地应用于混凝土桩的检测当中，并且取得了良好的成绩。

1 超声波检测技术现如今，混凝土灌注桩检测工作是建筑工程项目施工当中最为重要的环节之一，在该环节常用到的检测技术包括有低应变检测技术、高应变检测技术、超声波检测技术和静载荷检测技术、钻芯法检测技术等。

而超声波技术由于其操作简单、成本低、检测速度快、准确度较高，是如今最受建筑工程行业欢迎的一种混凝土灌注桩检测技术。

在利用超声波检测技术对混凝土灌注桩进行检测时，检测装置发出超声波脉冲信号，使其在介质当中传播，从而产生机械振动，在机械振动“碰壁”时会返回到接收探头，而后转化为电磁信号，传回的电磁信号在水介质当中放大，而后通过中心系统的分析整合以波形图的形式展现在检测屏幕上。

检测人员能够通过屏幕上曲线的变化情况分析出混凝土灌注桩当中的结构的致密性和缺陷。

超声波检测技术的应用主要是利用超声波的传播特点，利用混凝土作为传播介质，使其在混凝土当中传播，如果在传播的过程中出现声学参数异常，便能够根据异常的程度判断出混凝土灌注桩身存在的缺陷位置及大小。

2 超声波检测技术的原理与重要性2.1 超声波检测技术原理在建筑工程当中利用超声波检测技术对混凝土灌注桩进行检测时，主要是基于超声波在介质当中传播的原理而进行检测的。

其原理是将超声脉冲发射源向混凝土内发射高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性。

当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。

附录E 超声波成孔检测方法E.0.1本方法适用于泥浆护壁钻孔扩径桩桩孔的垂直度、孔径检测。

E.0.2超声波法检测时，孔内泥浆性能应满足表E.0.2的要求。

表E.0.2泥浆性能指标项目性能指标相对密度<1.25粘度18～25(s)含砂量<4%E.0.3检测中应采取有效手段，保证检测信号清晰有效。

E.0.4检测中探头升降速度不宜大于10m/min 。

E.0.5超声波法检测仪器设备应符合下列规定：1孔径（槽宽）检测精度不底于0.2%；2孔（槽）深度检测精度不底于0.3%；3测量系统为超声波脉冲系统；4超声波工作频率应满足检测精度要求；5脉冲重复频率应满足检测精度要求；6检测通道应至少两通道；7记录方式为模拟式或数字式；8具有自校功能。

E.0.6超声波法检测仪器进入现场前应利用自校程序进行自校，每孔测试前应利用护筒直径或导墙的宽度作为标准距离标定仪器系统。

标定应至少进行2次。

E.0.7标定完成后应及时锁定标定旋钮，在该孔的检测过程中不得变动。

E.0.8超声波法成孔检测，应在钻孔清孔完毕，孔中泥浆内气泡基本消散后进行。

E.0.9仪器探头宜对准护筒中心。

E.0.10检测宜自孔口至孔底或自孔底至孔口连续进行。

E.0.11应正交x-x’、y-y’二方向检测，直径大于4m 的桩孔、支盘桩孔、试成孔及静载荷试桩孔应增加检测方位。

E.0.12应标明检测剖面x-x’、y-y’等走向与实际方位的关系。

E.0.13超声波在泥浆介质中传播速度可按下式计算：)/()'(2210t t d d C p +-=(E.0.13)式中：p C ——超声波在泥浆介质中传播的速度(m/s)；0d ——护筒直径或导墙宽度（m ）；'d ——两方向相反换能器的发射（接收）面之间的距离（m ）；t 1、t 2——对称探头的实测声时（s ）。

E.0.14孔径可按下式计算：2/)('21t t c d d p +⨯+=（E.0.14）式中：d——孔径（m ）；其余符号意义同上。