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1、声波透射法在基桩检测中的应用探析【摘要】文章主要介绍基桩检测过程中运用声波透射法进行检测，运用声波数据结合PSD判定法来判断基桩混凝土中存在的缺陷及问题，并且对声波检测的影响因素做了全面分析。以及所要注意的问题做了详细论述。【关键词】超声波透射法；PSD；基桩检测法；桩基；接收换能器；耦合剂0 前言 进入21世纪以来。随着经济的发展,公路桥梁高层建筑以及铁路的建设迅猛发展。越来越多的混凝土灌注桩被使用，并且呈现大直径高长度的特点。基桩的安全性的无损检测变得尤为重要。声波透射法是桩基无损检测中必不可少的手段，并且具有准确度高，可靠性好，操作简单使用方便等特点。被广泛用于各种工程施工作业中。1 检
2、测原理及PSD判定法1.1声波检测原理众所周知声波在均匀介质中传播，当遇到不均匀的介质时会发生偏折和反射并且会改变其波形以及频率。声波透射法就是基于这一原理开发的。主要方法是向基桩中发射一段固定频率的超声波，此波在基桩中传播时当遇到缺陷或者杂质时会发生一定的偏折和反射以及频率的衰减和幅度的改变。基桩上安装接收换能器来接受传出的波，根据传出波的参数结合PSD判定法做出准确的判断。1.2 PSD判定法PSD判定法又称相敏检波法是对声波检测参数进行分析最常用的方法。通过声时深度曲线反应混凝土中的缺陷空洞以及缝隙杂质等。当某观测点处声波发生变化时PSD曲线会明显的反映出来可以直观的看出基桩中存在的问题
3、，从而确定某一点是否为可疑点，从而进行进一步排查和修复。2 影响声波参数的因素以及影响方式 由于声波在不同介质中的传播速度不同,以及偏折反射后的振幅和频率的改变,所以根据不同的参数变化可以准确的判断出基桩中的空洞杂质以及缝隙等。2.1 空洞及缺陷对声波的影响 基桩混凝土中存在缺陷时会影响基桩的强度,由于存在缺陷所以改变了基桩的内部结构,使其内部不均匀从而当声波传播时遇到缺陷就会发生反射和折射,由于经过折射和反射的波比在均匀介质中到达换能器的时间要长,从而改变了其传输速度与传播方向使其不能同时到达换能器，产生不同的波形例如：畸形波叠加波等。根据波形的不同可以判断出混凝土中缺陷的面积以及位置,但是
4、当孔洞特别大时换能器可能接收不到波。在施工过程中要依据基桩直径计算出合理的测声管数量以便检测的科学准确地进行。2.2 基桩中杂质对声波的影响混凝土在混制过程中很容易引入杂质,最主要的就是泥土,泥土虽然粘性好但是硬度低,抗压能力差。混凝土中经常会出现夹泥的现象，主要是由于混凝土在搅拌过程中混入大块的泥土和使用污水泥水混合原料。声波在不同粘性度的介质中能量衰减速度不同,泥土的粘性度大于混凝土,所以在声波检测时,当声波通过泥土时衰减速度会远大于通过混凝土。因此，声波传到换能器时所包含的振幅是不同的，所以根据换能器所接收到的声波参数与此前已测得的声波在均匀混凝土中的衰减范围进行比较可以准确的检测混凝土
5、中是否含有杂质。2.3 声波频率对缺陷反应明显 在进行基桩检测时射入基桩的弹性波并不是单一频率的。而是一定频率段的混合波，由于不同频率的波在各种介质中传播所受影响不同。这是因为不同频率的波其波长不同，以至于其穿透能力不同。声波的频率越高其波长会越短则穿透能力越差，声波频率越低其波长越长随之穿透能力较强。根据声波的这一特点，当被检测的混凝土中含有缺陷时换能器接收到的声波主频就会发生变化。利用换能器接收到的声波参数与正常声波参数进行对比就能很好的判断出基桩的质量。3 影响检验结果准确度的因素利用超声波检测虽然准确度高、可靠性好，但是在检验过程中或多或少的会受到一些因素的影响，导致准确度下降可靠性降
6、低。在工程检测中这些因素并非来自混凝土本身，而是来自其他的方面如：声测管、耦合剂、混凝土强度以及接收传感器的安装。3.1声测管对检测准确度的影响声测管是在施工过程之前根据计算基桩的直径预埋的,用于发出和接收检测波，在检测时每两根为一组一根发送一根接收。所以声测管是否平行是影响准确度的关键,但是由于声测管是预埋的,所以在施工过程中很容易对声测管的平行度和水平度造成一定的影响，尤其是在超高超大的基桩建设中平行度很难保证。一旦声测管出现弯曲或者不平行的情况将会严重影响声波参数。因此要求声测管必须平行顺直在施工中要经常对声测管进行调整和修复,尤其是底部的声测管很容易造成弯曲和不平行，所以在施工时要把声
7、测管固定在钢筋笼的外侧，并且对声测管进行分段加固。其次，由于声测管长度很大不可能是一根完整的声测管，而是有很多段拼接而成，而拼接的声测管在其接口处平整度和均匀度很难保证。这是测量过程中的一大隐患所以在检测过程中要尽量避免在接口处安装传感器。如果不能避免则要综合考虑接口对声波参数的影响。同时应注意：声测管埋设深度应在灌注桩的底部以上50mm-150mm，声测管的上端应高于灌注桩的上部300mm-500mm,同一根基桩的声测管的外露高度相同。再次，有些混凝土基桩在施工过程中采用的是泥浆护壁。这样会使声测管的外壁包裹上一层泥浆，上文已经说过泥浆的粘性度远大于混凝土所以在检测过程中会产生较大的误差。当
8、泥浆厚度较大时还很可能出现丢波现象。所以在施工过程中和检测前一定要清理管壁上的杂物和泥浆钢筋笼放入桩孔时防止扭曲,在声测管顶端加盖防止杂质进入以保证检测结果的准确性。3.2耦合剂对检测准确度的影响 在检测过程中声测管中要装入耦合剂。因此，耦合剂也是影响检测准确度的重要因素。水是最好的耦合剂，但是在施工中充入声测管的水可能含有较多杂质或是污水、泥水等。当充入的是含杂质较多的污水时造成传播介质的不均匀对检测准确度必然会造成严重影响。当充入的水是泥水时会发生沉淀，沉积在声测管的底部以至于声测探头不能到达底部因而不能测量。所以在检测时声测管中充入的耦合剂必须是清水才能保证检测结果的准确可靠。3.3接收
9、传感器的安装对检测准确度的影响 接受传感器即换能器是检测过程中的主要设备,其安装也有一定的要求，安装的刚度和质量是其主要因素。在安装传感器时要考虑基桩的粘性度以及大小尺寸，合理的安排传感器的距离及密度。以保证接收声波参数的效率，还要尽量避免安装在测声管的接头处，合理调整布局以得到准确的声波参数。3.4混凝土强度对检测准确度的影响混凝土一般的凝固时间需要4-12个小时,其强度3天会达到设计值的60%,7天会达到设计值的80%,28天会达到设计值的120%。当混凝土的强度值较低时其内部结构比较松软其弹性性质很低。声波在其中传播时其传播速度和衰减速度会受很大影响，产生的结果和混凝土中夹泥类似。所以很
10、容易产生误判和错判，所以检测时一定要在其强度达到设计值的60%及以上时才能检测，检测最好是放在一周之后强度达到设计值的80%，有较好的弹性性质能明确的检测出混凝土中的缺陷、夹泥、缝隙等。所以在工程施工中一定要严格把控混凝土的强度。4 总结 声波透射法是工程建设中最常用的检测方法,在实践过程中积累了一定的经验,为测量的准确性、可靠性提供了有力的保证。正是由于检测数据的权威性与正确性保证了工程建设的质量与水平，也促使工程施工工艺进一步提高，以创造更好的施工质量和更高的利益。但是声波透射法还存在着一些缺陷,仍然需要不断的研发和改进,以适应各种复杂的环境。要做到更快捷、更简单、更准确、更可靠的新水平新目标，以适应现代化建设更高的要求和更高的标准。