超聲波透射法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究

（溫州市交通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，浙江 溫州 325000）

一、檢測(cè)原理

超聲波透射法是通過(guò)超聲脈沖器在砼激發(fā)高頻彈性脈沖波，然后通過(guò)高精度的接收系統(tǒng)記錄此脈沖波在砼內(nèi)傳播過(guò)程中出現(xiàn)的脈沖波動(dòng)特征。如以下幾種情況：第一，當(dāng)砼內(nèi)部出現(xiàn)破損或不連接的缺陷面時(shí)會(huì)形成一個(gè)波阻抗界面，當(dāng)脈沖波到達(dá)此缺陷表面時(shí)，脈沖波會(huì)出現(xiàn)透射和反射等現(xiàn)象，這將大大降低接收到的脈沖波的透射能量。第二，當(dāng)存在嚴(yán)重缺陷（例如大面積孔洞，蜂窩，松散等）時(shí)，脈沖波將發(fā)生繞射和散射的現(xiàn)象。因此，根據(jù)脈沖波的初始到達(dá)時(shí)間、頻率變化、波形畸變及脈沖波的能量衰減程度等特征，可以獲得對(duì)基樁探測(cè)區(qū)域中砼的緊密度參數(shù)。此外，在檢查過(guò)程中，我們需要記錄不同高度和不同側(cè)面的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)科學(xué)的處理和分析后可以區(qū)分基樁檢測(cè)區(qū)域中砼的參考強(qiáng)度以及內(nèi)部缺陷的大小，性質(zhì)和空間位置等，同時(shí)超聲儀器測(cè)定相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行收集和存儲(chǔ)記錄。

二、分析研究超聲波透射法在基樁檢測(cè)中的實(shí)踐應(yīng)用

（一）樁內(nèi)跨孔透射法

樁內(nèi)跨孔透射法檢測(cè)技術(shù)作為超聲波透射法的一種重要表現(xiàn)形式，也是目前基樁檢測(cè)中較為成熟可靠的一種檢測(cè)方法。樁內(nèi)跨孔透射法檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：首先，將兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲測(cè)管預(yù)先埋入樁中，并在聲測(cè)管中裝滿清水。其次，將聲測(cè)管中分別安裝上發(fā)射換能器和接收換能器。最后，從發(fā)射換能器端發(fā)射出超聲波，超聲波穿過(guò)基樁并到達(dá)接收換能器的傳播過(guò)程檢測(cè)到的掃描區(qū)域就是樁中跨孔透射法的實(shí)際有效檢測(cè)范圍。根據(jù)發(fā)射換能器與接收換能器之間相對(duì)高度的變化，可將基樁中的透孔透射法的檢測(cè)技術(shù)分為平面測(cè)量、扇形掃描測(cè)量和橫坡檢測(cè)等檢測(cè)方法。另外，樁內(nèi)跨孔透射法的具體應(yīng)用應(yīng)根據(jù)建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況靈活應(yīng)用在基樁檢測(cè)中。

（二）樁內(nèi)單孔透射法

在某些特殊情況下，在檢查建筑基樁時(shí)其基樁結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)可供檢測(cè)的孔。在這種檢測(cè)情況下，樁內(nèi)單孔透射法檢測(cè)技術(shù)就具備很大的實(shí)用價(jià)值。樁內(nèi)單孔透射法主要是將換能器放置在唯一可供檢測(cè)用的孔中之后，還必須要使用隔音材料將換能器分離開(kāi)。接下來(lái)，從發(fā)射換能器端發(fā)射的超聲波通過(guò)水耦合進(jìn)入孔壁的混凝土表面，然后借助水耦合到接收換能器。超聲波在此傳播過(guò)程中，可以檢測(cè)出沿混凝土墻傳播的超聲波的聲學(xué)參數(shù)。另外，檢測(cè)人員需要注意，在采用單孔透射法檢測(cè)基樁時(shí)，必須充分利用信號(hào)分析技術(shù)，盡可能將聲測(cè)管中的其他影響消除掉，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（三）樁外孔透射法

在對(duì)基樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還會(huì)有基樁沒(méi)有預(yù)留的換能器通道或者基樁的上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成的情況出現(xiàn)。此時(shí)，我們可以通過(guò)樁外孔透射法來(lái)完成基樁的質(zhì)量檢測(cè)。首先，應(yīng)用此方法需要將一個(gè)高功率平面換能器放在基樁的頂面上，然后從基樁的外孔慢慢地放入接收換能器。此時(shí)，高功率平面換能器發(fā)射的超聲波會(huì)沿著基樁體的混凝土向下傳播，然后通過(guò)水的耦合進(jìn)入接收換能器，可以在超聲波傳播期間逐點(diǎn)獲取聲學(xué)參數(shù)。根據(jù)獲得的聲學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)的變化，可以大致檢測(cè)出基樁的質(zhì)量。但是，由于超聲波在土壤中的傳播能量會(huì)迅速衰減，因此，樁外孔透射法檢測(cè)技術(shù)受到基樁長(zhǎng)度的限制，不適用于較長(zhǎng)的基樁檢測(cè)。

三、應(yīng)用超聲波透射法檢測(cè)過(guò)程的注意事項(xiàng)

第一，由于較多的水雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致超聲波明顯的波形衰變，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差，因此需要確保用作耦合劑的水干凈且沒(méi)有雜技；做好接頭部位的處理工作；聲測(cè)管要保持好平直；精確測(cè)量定位聲測(cè)管之間的距離，從前進(jìn)路線的頂點(diǎn)為起點(diǎn)，并按順時(shí)針?lè)较驅(qū)β暅y(cè)管進(jìn)行分組和編號(hào)。

第二，在基樁施工過(guò)程中，為避免意外情況導(dǎo)致異物卡住探頭而不能將其放置在基樁的底部，另外也要避免有異物（如土塊、砂漿、混凝土等）進(jìn)入到聲測(cè)管，導(dǎo)致聲測(cè)管被阻塞。因此，要加強(qiáng)對(duì)聲測(cè)管的保護(hù)工作。首先是防止異物掉入聲測(cè)管通道內(nèi)，以影響到基樁后期的檢測(cè)工作；其次是異物的進(jìn)入還可能導(dǎo)致?lián)Q能器耦合問(wèn)題，從而在檢測(cè)過(guò)程中導(dǎo)致超聲波的波幅異常，從而影響到整體參數(shù)的分析。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在檢測(cè)樁基混凝土質(zhì)量方面，超聲波透射法檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高，可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁基中存在的缺陷，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。但是，超聲波透射法的應(yīng)用必須要在施工的早期階段嵌入聲測(cè)管，這在一定程度上增加了工程的施工量和施工成本。但是總體優(yōu)勢(shì)大于弊端，因此超聲波透射法檢測(cè)技術(shù)還是具有巨大的潛力和可研究性，我們要共同努力使該技術(shù)更加先進(jìn)和合理。