yantubbs-声波透射法在混凝土灌注桩(精)

声波透射法在灌注桩桩身完整性检测中的应用发表时间：2017-03-21T15:45:45.940Z 来源：《基层建设》2016年第34期作者：梁志雄[导读] 摘要：目前对大直径混凝土灌注桩进行检测最常用的方法是声波透射法，它的优势在于能准确判断桩存在的各种缺陷。

大直径混凝土桩在施工现场，经常出现离析、夹层、局部断桩、缩颈等现象，特别是在水下灌注混凝土要求专业化水平高、紧密连、成桩流程极其隐蔽、成桩后难发现等多个方面，因此不进行检测无法保障基桩的力学性能和耐久性，也会遗留隐患。

关于基桩完整性的检测可以通过钻芯法、低高应变法和声波透射法等方法进行检测。

但是这些技术对长桩、大直径桩而言检测过程存在局限性。

以低应变法来看，由于激振能量小，进行深部缺陷检测时会出现反射不灵敏的现象；在桩身存在大量缺陷时，因为多个反射波引起干扰，会对桩身缺陷的类型及位置无法准确的判断。

钻芯法钻孔只能反映桩身的局部缺陷，不易察觉深层次的小缺陷，耗费时间长，桩身结构也会造成损害，不建议普查。

使用声波透射法对大直径混凝土灌注桩进行检测，相比之下它具有以下特点：细致检测、声波检测的范围广，完全可以覆盖至全桩长的各个横截面，获取结果准确度高，且现场操作方便简易。

1.声波透射法的原理及检测手段1.1 声波透射法的基本原理在桩身处安置若干竖直的声测管当做换能器的通道，在管内灌满清水当做耦合剂，把超声波脉冲发射换能器和接收换能器放在声测管内，两根声测管设为一组，经过水的耦合，从一根声测管的换能器发射超声脉冲信号，穿越检测的桩体混凝土，通过另一根声测管的接收换能器接收信号，收集到声时、声速、首波的波幅以及接收波主频变化的主要参数进行整合。

混凝土是经过多种材料混合组成的多孔结构，混凝土内有不连续或损坏时，缺陷面形成波阻抗界面，波在该界面会产生波的透射和反射，让接收到透射波能量减少；混凝土内是松散、蜂窝、孔洞现象时，会发生波的散射和绕射；依据波的初始到达时间和能量衰减特性、频率、波形突变程度等信息，可以得出测区混凝土的密实度参数。

声波透射法在混凝土钻孔灌注桩检测中的应用王磊【期刊名称】《治淮》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】3页(P23-25)【作者】王磊【作者单位】安徽省阜阳市建设工程质量检测站 236029【正文语种】中文钻孔灌注桩基础在道路桥梁工程中应用比较广泛，施工工艺及技术发展也比较成熟。

但因其属隐蔽工程，质量控制难度大，成桩质量受施工工艺、地质条件等因素的影响，不可避免地容易出现如缩径、夹泥、孔洞、离析，甚至断桩的各种形态缺陷。

因此，成桩后的质量检测就显得尤为重要。

目前，钻孔灌注桩成桩后的质量检测规范有低应变检测，高应变检测，静载荷试验以及超声波检测等，前三者在工程实践中已得到广泛应用。

根据规范与桩直径要求，在钻孔灌注桩中预埋若干要互相平行的超声波检测导管。

检测前先将导管注满清水，再将发射探头和接收探头分别放入两根导管底端，发射探头和接收探头在同一高度，超声波检测仪产生重复的电脉冲来激励发射探头（发射换能器），发射探头将电脉冲能量转化为机械振动能量，接收探头将机械振动能量转化为电振动能量。

发射探头发出的超声波经耦合而进入混凝土，在混凝土中传播后为接收探头接收并转换成电信号传送至接收仪，经过放大后显示在波屏上，可以测读传播声时和首波波幅，根据两根导管的距离可计算出混凝土的声速，进而得到声速及波幅与桩身深度的关系曲线，通过曲线可以判断桩身混凝土均匀性，缺陷部位及缺陷性质。

目前常用的声测管有钢管、钢质波纹管、塑料管三种。

在使用上各有优缺点，无论哪种材料，都要有足够的强度和刚度，保证在混凝土灌注过程中不变形、不破损，同时又要有较大的透射率。

钢管的优点是便于安装、刚度大，埋置后可基本保持其平行度和平直度等，目前许多大直径灌注桩均采用该种材料，缺点是价格较贵。

钢质波纹管具有管壁薄、省钢材和抗渗、耐压、强度高、操作轻便等优点，但因柔性较大，安装时需注意保持其轴线的平行。

塑料管的声阻抗率较低，具有较大的声透率，但因塑料的热膨胀系数与混凝土相差悬殊，混凝土凝结后塑料管因温度下降而产生径向和纵向收缩，有可能使之与混凝土局部脱开而造成空气或水的夹缝，在声路径上会增加更多反射强烈的界面，容易造成误判。

声波透射法在混凝土灌注桩工程检测中的运用摘要：大直径混凝土桩在公路、桥梁、港口等工程中的使用日益频繁，在桩基础上往往会产生分离、局部夹层、断桩、收缩等缺陷。

若试验不合格，不仅会降低其力学性能，而且会对工程质量造成潜在的影响。

关键词：声波透射法；混凝土灌注桩工程；检测；应用引言在钻孔灌注桩中，目前常用的无损破检测技术（包括低应变反射波法和声波穿透法）。

但是，由于激发能量较低，所以低转换方法对桩基的深度缺陷和反射不敏感。

在桩基存在多个缺陷的情况下，由于多个反射波的干扰，造成了复杂的破坏，从而使桩身缺陷的类型、程度、位置的准确判断变得非常困难。

与低应变反射波法比较，声波法具有明显的优点。

全面、彻底地探测，可覆盖全部文件长度的全部剖面，信息丰富，结果精确可靠，现场操作简便，不受文件长度和资金长度的制约。

1.声波透射法原理浇筑冷料井之前，将在框架内侧以对称形式测量壳的分布，并根据框架上指定数量的模板预先敷设桩直径。

在检测之前，将选择合适的交换机。

过滤器共振频率越高，误差分辨率越高，但混凝土中的高频率下降得越快，有效测量就越低。

检测时，声音管道内部充满清水，并将声波发射开关和接收机开关放入声波测量管中，声波由测试剖面中桩帽引导的发射器发射，当声波通过待测音调发射时，声速根据声波的实测距离计算；根据声学参数（例如）计算输入波的能量参数=接收波长和频率。

超声脉冲信号在传输过程中可以循环、断裂、多次反射等。

并导致不同的吸收率降低，从而导致声学参数失真，例如，桩帽出现混凝土缺陷时接收超声剖面的时间、振动幅度、波形和时钟频率。

通过接收信号的分析，可以确定桩的完整性和错误信息。

2.声学参数与混凝土完整性质量的关系混凝土浇注料桩综合性能的质量检测经常采用以下声学参数：声速、振幅、频率和波形。

声速是检测混凝土强度的重要参数。

高混凝土速度基本上反映了音调的强度。

仪器检测到稳定的声速值，受无误差因素影响较小，结果较好重复，是确定完整性质量的主要参数。

声波透射法在大直径混凝土灌注桩检测中应注意的问题摘要：本文介绍了声波透射法检测桩基的基本原理，对声波透射法检测技术在工程实践中的应用及检测数据的处理与判定进行了介绍和分析，并结合工程实例对大直径灌注桩检测可能出现的问题提出了解决的方法。

关键词：声波透射法，混凝土灌注桩，工程实例，桩身质量1. 引言声波透射法检测，是根据超声波在混凝土等结构体的传播特征，对接收的超声波信号进行分析从而判断结构体缺陷的一种无损检测方法，广泛地应用在包括高层、超高层及大型桥梁等工程建设中。

在各种类型的桩基形式中，以混凝土灌注桩的使用最为突出，尤其是大直径桩基几乎全部采用混凝土灌注桩。

然而对于些大直径混凝土灌注桩随着测距跨度的增大，声波能量衰减大，指向性差的弱点日渐体现，目前对混凝土灌注桩的检测主要从两个方面进行，一是桩的承载力、二是桩身完整性。

一般在设计无误的前提下，如果桩身完整性达到要求，桩的承载力一般都能达到要求，而承载力合格的桩，其完整性不一定能满足要求。

因此，对于混凝土灌注桩来说，完整性检测显得尤为重要。

目前常用低应变反射波法来检测桩基的完整性，但是反射波法激振能量小，对深部缺陷的反映不明显，而对浅部存在检测盲区。

当桩径较大或桩较长时，一般采用预埋管超声波透射法来检测桩身混凝土的质量。

如何准确地运用声波透射法检测桩基质量成为桩基行业内所关心的重要问题。

本文通过工程实例对超声波检测在大直径桩检测应用应注意的问题作出一些探讨2.声波透射法的基本原理[2]声波透射法是超声仪发出超声波信号穿透混凝土桩，在桩的另一侧，通过接收换能器头将此超声波信号接收，声波信号在混凝土传播中发生绕射、折射、多次的反射及不同的吸收衰减，使穿透的声波信号在传播时间、声波的振幅、频响特征以及脉冲波的波形、波列的发生变化，根据这些变化即可对桩身混凝土是否完整、致密、缺陷是否存在及分布情况作出判断。

其中声速、波幅为检测分析的重要指标量。

图1 声波透射法检测示意图3. 声参量判断桩身混凝土质量的机理(1)由声速或声时判断桩身混凝土质量由超声波所穿透的混凝土厚度、超声波脉冲发出和到达的时间，即可算出在混凝土中传播的声速，然后，根据声速可直接判断桩身混凝土的质量。

浅析声波透射法在桩基检测的应用摘要：声波透射法凭借诸多鲜明的技术特点，成为目前桩基无损检测的重要手段，在许多工程建设中得到广泛应用。

本文介绍声波透射法的原理、检测方法，并结合工程实例，说明声波透射法能够判定桩基质量，为补强桩基提供依据，效果明显。

关键词：基桩检测；声波透射法；声测管；基本原理；灌注桩；补强1前言随着工程建设事业的快速发展，混凝土灌注桩桩基础应用领域的拓宽，但是桩基质量直接关系到建筑物的安全和使用。

因此桩基质量检测已经成为工程建设的一项重要内容。

目前，混凝土灌注桩检测方法主要有4种方法，即高应变法、低应变法、声波透射法及钻芯法。

其中声波透射法具有检测全面、细致；检测范围可覆盖桩长的各个横截面，信息量丰富，结果准确可靠；现场操作简便、迅速，不受桩长、长径比的限制，一般也不受场地的限制。

因此，声波透射法成为目前的混凝土灌注桩完整性检测的重要方法。

2声波透射法的基本原理混凝土的物理力学性质受其内部结构特性与外部环境条件等诸种因素制约，其声波传播特性反映了混凝土的应力应变关系，根据弹塑性介质中波动理论，声波在介质中传播波速为：（1）式中，e为介质中的动态弹性模量；ñ为密度；í为泊松比。

弹性模量与介质的强度之间存在相关性，声波在混凝土中的传播参数(声时值、声速、波幅等)与混凝土介质的物理力学指标(动弹模、密度、强度等)之间的相关关系就是声波在基桩中传播参数的理论依据。

当混凝土介质的构成材料、均匀度、施工条件等内、外因素等基本一致时，声波波速在其中的传播参数应基本一致。

若介质中存在缺陷，则声波波速在传播的途径中产生饶射、反射等现象，使其声时、声速、声幅等产生变化，从而判定桩身混凝土的内在质量问题。

对被检测桩预埋a、b、c三管，从桩底开始沿桩长每隔20～30cm 分别进行a-b、b-c、a-c三个剖面在同高程对测(平测)，一般各测点发射与接收换能器累计相对高差不大于2cm，并随时校正(见图1)。

随着我国建筑行业的不断发展，建筑工程建设质量引起了人们的关注。

为了确保建筑施工质量，需要做好桩基施工工作。

在桩基础施工时，经常会受到不同因素的影响，包括施工人员、机械、环境等，因此对桩基的承载能力带来了一定影响，影响到建筑的稳定。

故为了消除施工安全隐患，应加强桩基检测工作，以全面提升桩基建设质量。

本文通过笔者的实际工作经验，就声波透射法在建筑工程桩基检测中的应用进行探讨。

一、声波透射法概述1.工作原理超声波透射法是建筑工程桩基检测中常用方法，声波透射法在桩基检测中的应用，是结合基础建设质量要求，采用不同的检测方式进行有序的检测，包括桩基中检测管、检测通道等。

在检测过程中，工作人员需要提前在声测管内安装好将发射、接收探头。

在前期工作结束后，应采用检测仪器进行检测，在检测过程中，检测仪就会发出电脉冲信号，并转化成为超声脉冲，穿过混凝土桩基，再被换能器所接收，转化成电信号，并在仪器显示。

仪器显示成功后，脉冲信号转化后显示脉冲波形、穿过混凝土桩基所耗时间、脉冲主频率等参数，以方便工作人员对桩基质量进行判断。

2.现场检测步骤在现场检测时，通过发射与声波接收器对两根声测管的测点位置进行放测，并做好时程曲线实时记录，并合理读取声时、周期值以及首波峰值等，并将主频值和频谱曲线显示出来；再将声测管作为检测剖面进行组合，实现剖面的有效检测。

3.检测数据分析与判定声波透射法在桩基检测过程中的应用，可以通过检测结果的获取，对桩身局部缺陷进行判定，可以通过声学参数的轻微异常、波幅变化来判定。

在检测中如果发现桩身存在蜂窝、夹泥等问题，就会增加此区域的声时，导致波幅出现衰减现象。

若桩身局部存在夹层、断桩等问题，就会急剧增加区域声，导致波幅衰减，进而变化一条波形，如果增强电压，也无法完成曲线的采集。

二、声波透射法在建筑工程桩基质量检测中的应用1.测试方法在测量时，工作人员应将两探头放在同一深度层面上，以实现仪器的调整，当仪器屏幕上出现正常波形时，应对增减倍数进行调整，确保仪器所接收波首波幅值大于极限值。

声波透射法在混凝土灌注桩工程检测中的运用摘要：声波透射法作为一种非破坏性检测技术，在混凝土灌注桩工程中具有广泛的应用前景。

本文介绍了声波透射法的原理，探讨了其在混凝土灌注桩工程质量检测中的应用，分析了其优势和局限性，并结合实际工程案例阐述了其实际效果。

研究表明，声波透射法能够有效地评估混凝土灌注桩的质量和完整性，为工程质量控制提供了重要的手段和依据。

关键词：声波透射法；混凝土灌注桩工程；检测混凝土灌注桩作为一种常见的地基处理技术，在基础工程中得到了广泛应用。

然而，灌注桩的质量和完整性对工程的稳定性和耐久性有着重要影响。

因此，对灌注桩的质量进行准确可靠的检测具有重要意义。

声波透射法作为一种非破坏性检测技术，为混凝土灌注桩的质量评估提供了新的途径。

一、声波透射法现场检测方法及技术要求（一）声波透射法检测混凝土灌注桩的基本原理声波透射法是一种利用声波在材料中传播的特性来检测材料内部结构和缺陷的非破坏性检测方法。

在混凝土灌注桩工程中，声波透射法被广泛应用于评估桩体的质量、完整性和存在的缺陷。

其基本原理可以概括为以下几个步骤：第一，声波传播，见下图。

声波透射法的核心是声波在材料中的传播。

当在混凝土灌注桩表面施加一个机械波或声源时，声波将沿着桩体传播。

在传播过程中，声波会遇到不同的材料界面、缺陷、空洞等，导致声波的传播路径和速度发生变化。

第二，反射、折射和透射。

声波在传播过程中会遇到不同材料的界面，如混凝土和空气、混凝土和空洞之间的界面。

当声波遇到这些界面时，会发生反射、折射和透射。

第三，数据采集与分析。

在声波透射法中，通常会在材料表面放置传感器或接收器来捕获反射、折射和透射的声波信号。

这些信号会被传感器转化为电信号，并送入数据采集系统。

然后，通过分析声波信号的特征，如传播时间、振幅、频谱等，可以推断出材料内部的结构、缺陷情况以及声波的传播速度。

第四，结果解释与评估。

分析声波信号的结果需要结合声波传播的物理原理、材料性质以及实际工程情况进行解释。

0 引言钻孔灌注桩作为桥梁工程、公路工程的常用桩型，相比其他基础桩结构，此类灌注桩具有施工工艺简单、操作便捷、不会对周边环境造成污染与影响等特点。

但根据大量的工程实践可知，相比预制结构的桩基础，钻孔灌注桩在施工中更容易受到外界环境等相关因素的干扰。

桩基础在投入使用一段使用后，会不可避免地出现一系列的质量方面通病[1]。

邹兰林等[2]利用超声波传感器采集桩基中的超声波信号，对采集的信号进行小波包分解，提取各频段的信号特征，对小波包分解后的信号进行归一化处理，消除幅度差异，将处理后的信号矩阵化，形成特征向量，选取多组特征向量作为训练样本，训练神经网络模型，将未诊断的样本输入训练好的神经网络模型进行缺陷识别。

吉同元等[3]使用声呐系统获取水下桩基点云数据，利用正态分布变换方法，实现不同俯仰角下的点云数据配准，通过随机抽样一致方法拟合水面，并进行校准，运用多种滤波算法，滤除杂散点云，圆柱特征分割与拟合，实现桩基尺寸测量和缺陷检测。

雷佳祥[4]使用低应变法检测桩身完整性，通过高压水冲洗管桩内壁至缺陷位置，利用孔内摄像法判断缺陷准确位置及类型，修正低应变检测结果。

声波透射法是一种无损检测技术，可以通过对物体内部声波传播特性的分析，来检测出其中的缺陷和异常区域。

其具有操作简便、定位精确、检测准确、检测过程不受场地限制等优点。

本文利用声波透射法开展钻孔灌注桩缺陷检测方法的设计研究。

不仅可以检测桩身缺陷，还能检测桩长。

1 布置桥梁钻孔灌注桩缺陷检测装置为满足桥梁钻孔灌注桩缺陷检测需求，选用武汉岩海RS-ST06D（T）跨孔超声检测仪作为此次检测的主要仪器设备，按照图1布置检测装置。

图1 桥梁钻孔灌注桩缺陷检测装置在基桩施工前，根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管，作为换能器的通道。

测试时在声测管中分别注满清水作为耦合剂，每两根声测管为一组，超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的声测管接收信号，换能器由桩底同时往上逐点（声测线间距不应大于100mm）同步移动发射和接收换能器，超声波测试仪设定有关参数并采集记录储存超声波从发射换能器至接收换能器的声学参数。

基桩检测中声波透射法的应用引言混凝土灌注桩是桥梁工程桩基础中的主要形式，由于其成桩质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响，较易产生夹泥、断裂、缩颈、混凝土离析、桩底沉渣较厚及桩顶混凝土密实度较差等质量缺陷，危及主题结构的正常使用与安全，甚至引发工程质量事故，加上是隐蔽工程，因此加强对桩基础质量的现场检测十分必要。

1、检测原理分析发射换能器置于被测桩的一个声测管中，发射系统送来的电信号通过发射换能器转换成脉冲声波并向桩身内辐射，声波在桩身砼中传播后，被另一个声测管中的接受换能器接收。

声波在传播过程中发生绕射、折射、多次的反射及不同的吸收衰减，使接收到的声波信号的时间、振幅、频响特性以及波形、波列等发生变化。

接收到的声波信号反映了桩身砼是否完整、致密（胶结的优劣）及是否存在缺陷及分布情况。

声波透射法主要用于桩身完整性检测，通过声波透射获得的一些参数如声波曲线在桩身内的幅值、声时、声速、频率、Kt、衰减系数等进行分析，判定桩身缺陷并确定其位置。

2、影响声波参数的因素以及影响方式在声波透射法应用过程中，由于影响声波的因素较多，会对检测结果产生不利影响。

结合声波透射法的应用实际，影响声波参数的因素以及影响方式主要表现在以下几个方面：2.1空洞及缺陷对声波的影响在声波透射法具体应用中，空洞及缺陷的产生对声波的传递和透射将会产生重要影响，如果遇到了空洞及缺陷，声波则不能按照原有路径传回，从检测数据上可以进行有效分辨，最终做到根据检测数据判断出空洞及缺陷所在部位。

2.2基桩中杂质对声波的影响声波透射法的好处在于，遇到杂质也会对声波的传输路径造成影响，使声波的轨迹发生变化，检测者通过检测数据可以判断出基桩中的杂质位置，以及杂质的大小，确保声波透射能够全面反映基桩中是否存在一定的缺陷。

2.3声波频率对缺陷反应明显在声波透射法的具体应用中，声波的频率对缺陷反应比较明显，采用不同的声波频率，可以提高检测的全面性，使基桩中的缺陷能够得到有效反应，最终达到提高基桩检测效果的目的。

略论声波透射法在混凝土灌注桩检测中的应用【摘要】声波透射法是一种准确高效的检测预埋管桩基完整性的方法。

文章结合工程实例，对桩基进行综合分析，经钻孔取芯验证，超声波透射法的检测结果准确可靠。

因此，声波透射法是控制基桩安全质量不可缺少的关键检测手段。

【关键词】声波透射法灌注桩检测1 引言桩基工程是地下隐蔽工程，施工难度大，工序较多。

一般在地下或水下进行施工，施工过程很难进行监测。

由于受水渗流、流砂层、淤泥层等不良地质影响，易引起塌孔和缩孔等缺陷；在混凝土灌注过程中，如出现停顿、拨管过快或导管拔空等原因，易产生离析、夹泥、断桩、缩径、疏松不密实等缺陷。

这些缺陷将直接导致桩基的不完整。

因此，对桩基进行检测，保证桩基的质量，是桥梁安全的基础。

2 检测原理声波是一种机械波，机械振动和波动是超声测试的物理基础。

声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将声波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。

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，当波到达该界面时，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。

这样根据波的初至时间(t)和首波幅值(dB)、频率(f)变化及波形畸变程度等特征，就可判别测区范围内混凝土的质量。

3 检测方法发射与接收声波换能器置于相同标高，即平测法(图1a)。

为能检测出水平方向裂缝缺陷，也可用斜测法，即发射与接收声波换能器保持固定高差同步升降(图1b)，但其水平侧角不宜过大，因声波换能器存在半扩散角，水平侧角越大则超声波能量越小。

在桩身质量可疑的测点周围加密测点、斜测、扇形扫测(图1c)进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。

实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。

每两根声测管组成一对检测面，如三根声测管组成AB、BC、CA三对检测剖面。