声波透射法检测基桩应用
声波透射法在基桩质量检测中的应用及分析
俞
顺
值采用正常混凝 土声速平均值与 ２ 倍声速标准差之差 ， 即：
：一 ｏ ２＂ （） １
式 中 ， 为声速临界值 （ｍ／ ） 为正 常混凝 土声 速平 均值 。 ｋ Ｓ； （ ｍ／ ） 盯 为 正 常 混 凝 土声 速 标 准 差 ． ｉ 测 点 声 速 值 ｋ ｓ ； ｆ第 个 Ｊ （ ｍ／ ）ｎ为测点数 。当实测混凝土声速值低 于声 速临界值 ， ｋ Ｓ； 即 Ｖ Ｖ时 ， ｉ 应将其作为可疑缺陷 区。 ＜
（） ４ 施工缝 的处 置。在砼 施Ｔ完成后 ， 及时进行横 向缝 的切
缝 （ 般抗压强度达 到 ６ 一 ． ０—９ ＭＰ 时 为宜 ） 切缝 时 一 定 要 切 到 ． ａ ０ ，
边并 要垂 直于中线 。填料时 ， 先将缝上的砼清除去 ， 再进行填
料。
复破损表层 。 高程控制 ： 首先在 紧靠边线 内侧每 １ｍ立一根 ３ ４ ｃ ０ ５～ ０ｍ钢 钎， 根据施 水 准点测 每根钢钎的 顶高程 ， ［ 再算 出每根钢钎位 置路面设计 高程与钢钎 顶高程差 值 ， 从钢钎顶 向下用小钢 尺量 出基层顶 高程线位 置 ， 将每根 钢钎上 高 路 面高程 ５～１ ｃ ０ ｍ位 置用一 根尼龙绳 带 路面上基层顶高程线 。砼基层顶 面高程应 与新加宽路面水稳基层顶按同高控制。
Ａｏ 一 。 ６ （ ２）
、
缺 陷分 析
在测试过程 中， 主要用到的是声速 即纵波波速 、 声波波幅及 频率 ３ 个声学参数 。 １ ． 。声速是判定混凝土缺陷的主要 参数 之一 ， 声速 运用概率 统计理论原理确定声速临界值 ， 声速平均值 、 准差 。声速临界 标 ２ ． 准备。原材料准备情况 ： 泥选用 同力 ３ ．普通硅酸 施工 水 ２ ５
声波透射法检测桩基培训
频率测量是量测接收信号第一个波的周期，再按频率 值是周期的倒数的关系计算而得：
f=1000/T
(3)
f – 信号主频值（kHz）；
T – 信号周期（μs）。
如果波形畸变，测得频率的误差就较大。
声波透射法检测桩身质量，采用声时、振幅、频率三 者声学参数来综合分析、判断确定桩身完整性。
二、仪器设备 1、声波发射与接收换能器选择 （1）圆柱状径向无指向性； （2）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于
1、当检测剖面出现多个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时， 采用声速低限值判据Vi<Vc。故判定为声速低于低限值异常。
2、当波幅异常时的临界值判据，如某段测点的波幅值Api<Am6时，波幅可判定为异常。
3、当采用斜率法的PSD值作为辅助异常点判据时，按PSD数值 在某深度处的突变，结合波幅变化情况进行异常点判定。
V=L/t
(1)
式中：V – 超声波速 （km/s）；
L – 埋管的间距 （mm）；
t – 声时 （μs） 。
从实测的声速特征可以反应穿透的混凝土介质特性的变化。 由（1）式可知，在埋管间距相等情况下，当声时增加时，波 速减小，混凝土强度相对降低；相反，当声时减小时，声速 增加，混凝土强度增加，据此可以判断桩身完整性，缺陷位 置及缺陷程度。
五、检测报告 除了与其他基桩检测报告容相同外，声波透射 法还提供如下内容：
1、声测管布置图；
2、受检桩每个检测剖面声速—深度曲线、波幅—深
度曲线。并将相应判据临界值所对应的标志线 绘制于同一个坐标系； 3、当采用他频值或PSD值进行辅助分析判定时，绘
制主频—深度曲线或PSD曲线；
4、对缺陷分布图示述。
三、现场检测
声波透射法在基桩检测中的应用探讨
［ 摘 要】本文首先从声波透射法 的检测 方式 、主要问题 、声
学参数与 混凝土 质量的关系 以及混凝土质量 的几种声学参
数 的比较 四个方面介绍 了声波透射 检测技术 ，对其仪器组 成进 行了分析，最终对声波透射 法的基 本程序及结果判断 提 出了一些看法 。
ｔ ｈ ０ｄ ．
３ ）主频判据 。声波在桩身混凝土中传播时的衰 减程度可通过接受信号 的主频漂移程度进 行反映，
而这种衰减程度能够体现混凝 土质量 的优 劣，一般
基桩的检测 中，主频判 断主要作为其它方式的补充 分析 。 ４ ）声波波形判据 。通过对测 点的实测波波形的 分析 ，后续波 的强弱在 一定程 度上能够体现声波在 传播路径上 的能量衰减 ，从而判断基桩的缺陷 ，由 于难 以定量分析 ， 一般作 为判定 混凝土缺 陷的参考 。 （ ３ ）实测数据分析 本检 测中主要通过声波波速检测结果对桩基质 量进行判 断，选取某一典型桩基检测结果如表 １所
质量 。
【 关键词】基桩检测 声波透射法 应用
２ ）波幅判据。波 幅对基桩缺 陷具有很高 的敏感
性 ，但 由 于 其 受 到 非 缺 陷 的 影 响 较 为 明显 ，应 主 要
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ １
ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ
成 果 ， 因 此 ， 在 检 测 设 计 中应 明确 声 测 管 的布 置 方
（ ２ ）检 测结果的一般判 断 １ ）声速判据 。声速是分析基桩质量最重要的参 数 ，主要可采用概率法和 声速底 限值 法进 行判别 。 概率法主要是指 当声波 参数偏 离正态分布时 即基桩 可 能存在缺 陷；声速低 限值法是通过分析某测点 声 速与所有测点声速平均 值的偏离程度 来判 断基桩 的
桩基完整性检测中超声波透射法的应用
桩基完整性检测中超声波透射法的应用摘要：相关数据表明，在桩基施工时，发生质量相关缺陷的概率超过20%，影响桩身的完整性和单桩的承载能力，导致工程建设进度和结构物的安全受到极大影响。
为此，建设单位必须高度重视桩基的质量艰涩，对桩基中存的安全隐患与危害加以正确找出，有效地利用超声波透射法检测并判断桩基的缺陷，进而确保工程建设的顺利开展。
关键词：桩基完整性检测；超声波透射法；应用1超声波透射法概述1.1工作原理超声波透射法的原理主要是通过在桩的一侧发射探头把电能迅速转化成声波等机械能，利用探头发出的超声波可穿透混凝土桩的性质，在混凝土桩的另一侧，用接收探头接收超声波并将超声波还原处理成电信号同时做放大处理到可在示波器上清晰显示的程度，数码显示器可清晰显示声波的历时并将打印数值。
结合所探测的混凝土厚度、发射与接收探头的距离及超声波脉冲发出与到达时间，可以计算得到超声波在混凝土桩内的传播声速。
利用计算得到的超声波声速可以对桩身混凝土的质量进行直接判断，得到的超声波波速越大说明混凝土越密实；声速越小则说明混凝土越松散，或是声波脉冲传输路径中存在缺陷，如孔洞、裂缝、离析等。
通过这一方式能够对桩身混凝土的完整性与质量加以较好的检验。
超声波透射法检验桩身质量的主要内容是将测管预埋在桩身中并将测管的下端口密封。
利用声波投射法进行测试时，首先把耦合剂（通常采用水或机油）灌入管内并充满，随后将超声波发生探头和声波接收探头分别放置在预测管内不同高度，保持一定的高度差。
测试中保持2个探头同时下降或上升。
测试可以选择自动法或者手动法，若选择自动法，则需要将声波探头沿桩长提升或下降1次；如果选择手动法，则需要在探头提升一定距离后进行1次检测，以取得波速沿桩长的变化曲线。
在正常混凝土桩中声波的传播速度是：3200-4000m/s，如果传播过程中遇到的混凝土存在一些缺陷，那么声波就会出现衰减的情况，有些声波会跳过缺陷传播，这就在一定程度上延长了传播时间，使波速减小，这种情况可称之为漫射现象。
声波透射法在基桩完整性检测中的应用范例
关键 词 ：板声波透射法； 基桩完整性； 基桩缺陷； １ 快速 道
１引言
桩 桩身 完整性检 测基 本原 理是 ： 声脉冲 信 号在 灌注 的 超
基 桩混 凝土 中的传 播 过程 会 发 生绕 射 、 射 、 折 多次 反射 及 不 同的 吸收 衰减 ，使接 收 信 号在 混 凝 土 巾传 播 的 时 间、 振动 幅度 、 形及主 频等 发生 变化 ， 是接 收信 号就 波 于 可携 带 了被测 桩 身混 凝土 的 有关 传播 介 质 。然后 综
检测与监理
广东建材 ２１ 年第 ８ ００ 期
声 波透射 法在基桩 完整性 检 测 中的应 用 范例
汤 杰 吴 国兴 胡联 浩 ｚ 龙 翔 云 陈 永
（ 暨南 大 学 理 工 学 院 ； 广 东 省 地质 科 学研 究所 ） １ ２
摘 要 ：通过对华南某快速Ｔ道 ＧＺＡ Ｈ２ 基桩的声波透射法榆测，对其检测结果进行了分析与判定，
测 结果 准确 度 高 ； 不受 施 工场 地 、 身 长度 及 桩身 直 ② 桩
声波 透射 法 （ 称超 声 波 透射 法 ） 混 凝 士灌 注 基 径 的 限制 ；③ 声 测管 埋 到什 么 位置 就 可检 测 到什 么位 也 对
置， 即对 被检 的桩 身检 测 无 盲 区 ； 无 需基 桩桩 顶 露 出 ④
合分析 这些传 播 介质 ， 可 以对被 检测 的基 桩桩 身混 凝 则 土 内的完 整性 、 内部缺 陷程 度 、 置 及桩 身混 凝 十总 体 位
到广 泛应用 陷 ， 。通 过 对 华 南 某 快 速 干 道 范 例 基 桩
（Ｈ ２ ） 身 的声波 透 射法 检 测 ， 仅 充分 体 现 了应 用 ＧＺＡ 桩 不
给 出 了明确 的被 检 测 基 桩 的 质量 评 价 ， 该工 程 的设 计提 供 了重 要 的参 考 基础 。 范 例 检测 结 果表 明 ： 为 声 波透 射 法 对 基 桩 完 整 忡 检 测 的判 定 具 有 可 靠 性 、 缺 陷 的判 定 具 有 确 定 性 。 因此 ， 波 透 射 法 可广 对 声 泛 应地 用 于 基 桩 质 苗 检 测 。
声波透射法在基桩检测中的应用
声波透射法在基桩检测中的应用发布时间：2022-09-12T08:07:48.819Z 来源：《建筑实践》2022年第5月9期作者：唐广峰[导读] 声波透射法是一种利用预先埋置的声波管，根据测量声波时产生的频率、唐广峰武汉新业人力资源服务有限公司湖北省武汉市 430000摘要：声波透射法是一种利用预先埋置的声波管，根据测量声波时产生的频率、波幅等声学量的相对改变来探测桩的整体质量。
由于桩身检测精度高，现场操作简单快捷，不受桩长、桩径等因素的制约，使得声波透射法与其他检查方法具有明显的优势。
本文从波速、波幅、频率等方面对混凝土的振动特性进行了较为详尽的论述，并对采用平测、交叉斜测和扇形扫描等传输技术对混凝土中混凝土的性能和部位进行了分析。
关键词：声波透射法；缺陷；交叉斜射；基桩检测1 引言声波透视法是近年来出现的一种能够无损检测基桩的新技术，这种技术可以准确直观地反应出基桩的紧密程度，并判断基桩缺陷的位置，以此作为依据为基桩的缺陷进行优化和维修。
利用声波透射法对基桩进行检测时，主要是依赖于声波技术，声波在混凝土中传播时，他的声学参数与混凝土的密实程度有着密切的联系，如，其声速、幅度、波形等在不同的介质中传播也有非常明显的差异，本文通过研究桩基性质对声波参数的影响来着重说明在利用声波透射技术进行检验时，如何对基桩的缺陷性质进行正确的判定，以此为实际工作中利用声波透射法对基桩进行检测提供一定的参考依据。
2 基桩检测和声波透射法概述2.1 桩基工程及其检测概述近几年，由于工程施工的迅猛发展，许多桥梁、高层建筑、大型厂房、港口码头、海上采油平台等基础设施的大量使用，因此桩基础的应用日益广泛，已成为我国工程建设中最重要的一种基础形式。
在进行桩基施工时，一般需要花费超过整个项目成本的1/4。
在各类桩基础中，以水泥桩为主，尤其是大口径桩基本都采用了水泥搅拌桩。
由于桩基础多在地下或水中，属于隐蔽施工，施工程序复杂，技术要求高，施工难度大。
基桩的声波透射法检测
基桩的声波透射法检测1．基本原理及方法混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。
对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，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，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变，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。
声波透射法检测桩身混凝土质量，是在桩身中预埋2～4根声测管。
将超声波发射、接收探头分别置于2根导管中，进行声波发射和接收，使超声波在桩身混凝土中传播，用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量，就可判断桩身结构完整性。
2．适用范围声波透射法适用于检测桩径大于0.6m混凝土灌注桩的完整性，因为桩径较小时，声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。
其桩长不受限制。
3．仪器设备（1）试验装置声波透射法试验装置包括超声检测仪、超声波发射及接收换能器（亦称探头）、预埋测管等，也有加上换能器标高控制绞车和数据处理计算机。
其装置见图37－21。
（2）超声检测仪的技术性能应符合下列规定：接收放大系统的频带宽度宜为5～50kHz，增益应大于100dB，并带有0～60（或80）dB的衰减器，其分辨率应为1dB，衰减器的误差应小于1dB，其档间误差应小于1％。
发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。
显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围宜大于300μs，计时精度应大于1μs，仪器必须稳定可行，2h中声时漂移不得大于±0.2μs。
（3）换能器应采用柱状径向振动的换能器，将超声仪发出的电脉冲信号转换成机械振动信号，其共振频率宜为25～50kHz，外形为圆柱形，外径Φ30mm，长度200mm。
换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为5～50kHz。
桩基检测方法
桩基检测方法
1排桩、抗滑桩均采用声波透射法检测桩基完整性。
2、声波透射法是通过在桩身预埋声测管，将声波发射、接受换能器分别放入声测管内，管内注满清水，将换能器置于同一水平面或保持一定高差，进行声波发射和接受，使声波在混凝土中传播，通过对声波传播时间、波幅及主频等声学参数的测试与分析，对桩身完整性做出评价的一种检测方法该方法一般不受场地限制,测试精度高,在缺陷的判断上较其他方法更全面,检测范围可覆盖全桩长的各个横截面；
3、为了更好顺利完成桩基检测工作，准确检测桩基完整性，故埋设声测管施工环节尤为重要,声测管在钢筋笼制造场预先安装在已成型的钢筋笼上，声测管要下端采用钢板封闭，上端加盖，管内无杂物；声测管应可靠的固定在钢筋笼内，预防连接处断裂或堵管现象；连接处要光滑过度,不漏水；管口要易高出桩顶200mm以上,且各声测管管口高度要一致，成型后的声测管要垂直、相互平行，防止堵塞现象。
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声波透射法检测基桩的应用
摘要：声波透射法检测基桩完整性是目前应用较为成熟的检测技术。
本文介绍声波透射法的原理、检测方法、判定依据，并结合作者多年工程实践及检测实例，对基桩的主要缺陷种类进行了分类，对检测、判断工作中的注意事项进行了总结。
关键词：声波透射法检测基桩完整性应用
一、声波透射法测桩简介
在现代工程建设中，将荷载传递至稳定深层土体中的桩基础是既经济又安全且施工工艺成熟的基础工程，其质量高低将直接影响结构的承载能力和使用寿命，现有基桩检测手段中，声波透射法准确性较好、检测效率较高、技术成熟，应用较普遍。
二、声波透射法测桩的原理及方法
1、原理
当超声波在砼中传播遇到缺陷时，如裂缝、夹泥、空洞、蜂窝、松散、强度低或集料不均匀等，声波将发生绕射、折射、反射，能量衰减，声时增大，声速降低，波幅减小，波形畸变。
声波透射法检测桩身混凝土完整性正是利用声学参数的变化作为检测的理论基础。
在基桩钢筋笼内侧固定钢管或pvc管作为声波换能器的通道；检测前将测管灌满清水，作为耦合剂；将换能器置于测管中，发射换能器按一定周期发射多频脉冲超声波，接收换能器将接收到的声波转换为电信号，经声波仪放大、储存、处理及专用软件分析，根据声学参数的变化及其它因素，对桩身混凝土进行
综合判定，确定其完整性。
2、适用范围
声波透射法一般适用于桩径大于0.8m的灌注桩，当桩径小于0.8m时，声波换能器与测管的耦合会引起较大的相对测试误差；当管间距大于一定长度后，累积的微小缺陷将影响对基桩的判断。
桩长无限制，型式可为圆桩或方桩；施工工艺可为人工挖孔或机械冲孔，基桩受力型式可为端承桩或摩擦桩，可为抗滑桩或结构受力桩。
3、方式
根据测管埋置情况，检测方式分为双孔检测、单孔检测和桩外检测。
（1）双孔检测。
将发射、接收换能器分别置于两根测管中，根据两换能器的相对高差，采取平测、斜测、扇形扫测等方式。
（2）单孔检测。
单孔检测是将发射、接收换能器通过隔声材料连接在一起，并一同放置于同一孔道中，声波通过水耦合剂、混凝土介质绕射，分析接收到的声波，判断孔道周围混凝土质量。
（3）桩外检测。
桩外检测是在基桩顶放置功率较强的低频发射平探头，基桩外钻一孔作为接收换能器通道。
声波穿过混凝土、桩与测孔间的土由接收换能器接收各种声学参数，作为分析、判断的依据。
4、桩身完整性判定
（1）声速判据
声速最稳定、可靠性最高，但目前没有具体量化的公式表达所
有砼声速与强度的关系，仅在同条件下通过声速大小比较砼质量的好差。
当实测声速低于数理统计概率确定的声速临界值时，作为可疑缺陷点。
（2）声波频率
当声波遇到砼缺陷时，因衰减严重、主频明显降低，间接反映混凝土质量好坏，但不同剖面及不同基桩可比性不强，只适用于同一剖面内各测点的相对比较。
因此，主频变化仅作为辅助判断。
（3）波幅判据
波幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度的重要参数。
波幅没有声速、主频稳定，但对缺陷砼更敏感，由于受多种因素影响，只用于同条件的相对比较。
当实测波幅低于波幅临界值时，作为可疑缺陷区。
（4）声波波形
波形是声波能量的总体反映，在检测时，除逐点读取声波的声时、波幅等，还应注意观察整个波形的变化，作为综合判定的重要参考。
（5）psd判据
为增大声时的权值，以声时—深度曲线上的斜率与声时变化的乘积psd值作为异常点判据。
根据psd值在某深度处的突变，结合其它声学参数的变化情况，进行异常点判定。
根据上述判据，对基桩完整性进行综合判定。
综合判定首先分析波速与波幅均明显偏低的测点和区域并结合psd判据确定异常部
位，其次对可疑点加密细测。
三、工程应用
根据基桩类型、成桩方式和施工工艺，基桩缺陷大致分为以下原因：
1、人工挖孔浇注普通混凝土
1）、受地下水冲刷影响
某人工挖孔、普通混凝土基桩，位于河滩上，地下流动水将水泥浆完全冲刷掉，砂石完全离散；造成桩底以上4.5米区域波速和波幅均衰减，psd判据突变；经钻取芯样，验证了检测结论。
2）、混凝土有杂物
某人工挖孔、普通混凝土基桩，因水泥包装袋裹附于混凝土中，而水泥袋包裹的砼密实程度很低，造成缺陷区域的波速和波幅均衰减明显。
2、机械成孔灌注水下混凝土
1）、桩底沉渣
某机械成孔、水下混凝土基桩，因桩底清孔时，未将沉渣清干净，造成桩底以上1m区域，波速和波幅同时衰减；通过钻芯，在桩底段仅取出破碎砼，验证桩底有沉渣。
2）、断桩
某机械成孔、水下混凝土基桩，因浇注混凝土时，导管提升过快，护壁泥浆与砼混合，形成断桩；波形图上各剖面波速衰减明显，波幅无显著变化，psd判据突变；通过钻芯，发现混凝土与泥浆混
合。
3）、混凝土离析
某机械成孔、水下混凝土基桩，因砼离析，造成砂浆多粗集料少。
经检测发现基桩各剖面在桩顶以下6.0m～6.5m区域波速明显降低，但波幅衰减不显著；通过钻取芯样，及芯样砼抗压强度试验，验证了混凝土离析，且砼强度低于设计强度。
四、体会
1、检测前，应重点了解基桩类型、地质勘察情况、施工工艺等；特别是：浇注砼过程中，有无超过30min的停顿；若为冲孔水下砼基桩，导管有无提漏、有无堵管及桩底清孔情况；若为人工挖孔普通砼基桩，有无地下水、地下水的位置、流量、是否为流动水及地下水的处理情况。
2、从成桩到检测的间隔时间宜满足规范要求，因在砼完全硬化前，波速误差较大；在砼硬化后，密实程度大幅提高，波形曲线有较大发展。
3、若声测管外裹附泥团，检测时常被误判为层状缺陷，可以通过斜测确定缺陷的具体位置、区域。
4、声波换能器若接触测管壁（钢管），声波会发生畸变，应加扶正器使换能器始终在测管中间；换能器提升速度应保证波形完整，宜在5～20cm/s之间。
参考文献：【1】公路工程基桩动测技术规程，jtg/t
f81-01-2004；【2】桥梁检测与加固手册，张劲泉，王文涛，2007。