声波透射法在桩基检测中的应用探析
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发布时间：2019-12-25
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桩基施工是关系到建设工程整体质量的重要施工环节，而当今建筑工程伴随无损检测技术的应用与推广，为保证桩基施工质量奠定了坚实的基础，作为无损检测技术中应用最为广泛的声波透射法，则为工程建设环节中确保桩基质量提供了前提条件。因此，为了使我国建设工程质量得到有效保障，对声波透射法在桩基检测中的应用进行探析显得尤为重要。
一、声波透射法检测桩基质量的原理
（一）声波在混凝土中的传递特点
由于蕴含多种材料的复合成分是混凝土主要特征，使得混凝土内部结构相较于一般建设材料要稍显复杂，对混凝土工程质量检测带来了一定的难度，就算是声波透射法在混凝土结构的检测中也会产生多种结果，并会因遭受复杂界面多重反射而出现声波散射等情况，而声波散射情况同混凝土骨料多少成正比。因此，为了使声波透射法在混凝土检测中可以发挥积极功效，应选用低频声波作为检测主要形式，确保声波在混凝土内传播可以被准确接收。此外，通过对声波透射法日常运用情况总结可知，由于低频声波具有扩散角度大且波长较长等特点，遭遇混凝土内多界面就会出现较多的反射与折射，且大量低频声波在折射与反射过程中会出现叠加与互相干扰现象，使得进入混凝土内的声波指向性较差。
（二）混凝土声波透射法检测中的声波
为了使声波检测可以在混凝土结构内发挥最大功效，针对桩基质量检测时，当今建设工程通常采用脉冲声波作为混凝土检测主要声波形式。因为，脉冲声波具有重复间断发射、声波发射持续时间较短等间歇式声波特点，所以具有单频声波不具备复杂性，会使检测科学有效性得以提升。虽然，采用脉冲声波检测的声波透射法因具有一定复杂性，可提高检测效率，但是混凝土内脉冲声波中的余弦波因传播速度各有不同，因此会导致散频结果，这就容易因混凝土结构距离较长而产生波频的畸变，影响声波对混凝土结构的检测质量。
（三）声波透射法检测技术
在当今建设工程中声波透射法针对桩基工程的检测主要可从三个方面进行分析：一是桩外孔透射法。采用桩外孔透射法主要针对桩基在已经完成上部结构、检测管道设置完毕基础上，对桩基施工质量进行检测。为了使状态检测技术可以有效落实检测目的，检测孔道应紧贴混凝土桩基外侧，并选在对桩基结构、安全性以及整体建设质量不会造成影响的部位落实检测孔道具体位置。由于当桩外孔透射法在桩基内开始工作时会出现土层内声波衰减速度较快的现象，因此需要放置功率较大的平面换能器在桩顶位置，使得桩外孔透射法的声波经混凝结构内土从上到下采用缓慢发出形式，将耦合水作用信息完全接收，确保混凝土质量可通过这种桩外孔透射法完全检测出来。然而，桩外孔检测技术由于受到检测长度以及检测仪器频率影响，并无法对全部桩基结构进行检测，只能对桩基断桩以及夹层情况进行判断。
二是桩内单孔透射法。当建设工程内桩基有且只有一个孔道进行质量检测时，则可采用桩内单孔透射法，并主要作为桩基质量检测补充手段，应用在桩基钻芯取样结束后，为了确保桩基质量而做出的进一步质量检测。将检测设备与监测对象利用隔声材料进行隔离，经孔内放置声波通过换能器通过耦合水进入混凝土桩基内，并通过声波的滑动以及在混凝土结构的反射、折射等多种声学参数，为质量检测提供有力依据。由于桩内单孔透射法相较于跨孔声波检测法复杂性更强、声波数据获取量更丰富，因此在应用这种检测方法时应同时应用信号分析技术，使得检测所得声波信号可以更具科学性。
三是桩内跨孔透射法。将桩基内预留两根以及两根以上的声测管，以便接收换能器和发射换能器可合理分开布设。在对混凝土桩基进行检测时，发射换能器发出声波穿透混凝土桩基，并由接收换能器将声波信号收集整理，最终得出有关桩基质量的现实数据以及相关参数。桩内跨孔透射法并无法对桩基全部结构质量进行检查，检测范围只围绕在声波接收换能器和发射换能器辐射范围内，而接收换能器和发射换能器位置性差异，将桩内跨孔透射法分为斜测、扇形扫射检测以及平面检测等形式。
总结
通过探析以上几种应用较为广泛的桩基质量检测声波投射法，可以发现桩内跨孔检测技术相对成熟、可靠且实用性强，值得在当今建筑工程中应用并推广，而为了使该项检测技术可以发挥更好的作用，在对混凝土桩基进行检测前，应确保声测管位置设置合理，使得声波信号接收更加全面、科学且具有质量分析价值。
二、声波透射检测桩基质量数据处理
首先，关于声波透射检测桩基质量处理中的声速分析。由于声速大小与介质密度关系密切，而桩基为了保证自身质量，在建设时不仅要保证混凝土所使用的材料属于同一种型号，且对建筑材料配比要求也较为严格，使得声波在桩基内并不会受到混凝土介质较大的影响，因此声速在桩基内部并不会出现较大波动。可见，针对桩基质量单纯采用声波声速变动进行分析，并无法得出科学有效的结论，只能作为参考指标合理应用。
其次，关于声波透射检测桩基质量处理中的波幅分析。在对桩基质量进行检测时，接收波首波波幅变化情况是分析混凝土桩基质量的主要依据，同声速相比波幅在混凝土内运动过程所表现出来的变动更为明显，而接收数据稳定性相较于声速来讲要稍差一些。这是由于获取波幅数据需要保证接收仪器质量、耦合状态良好以及测量桩长在既定范围等多种客观因素均保持在良性运行范畴，一旦有些因素出现质量偏差将直接影响波幅接收结果，并影响桩基质量判定正确性。分析波幅是否可以正常反应混凝土桩基质量的依据为，当波幅变化与桩基内部结构分布吻合，则表明波幅信息科学合理，可以正确反应混凝土质量。虽然，在使用声波透射检测法对桩基质量进行检测时，波幅对混凝土质量反应较为敏感，但是总结桩基质量情况时，仍应结合多种声学指标、数据变化进行综合分析，确保桩基质量符合工程实际需求。
最后，关于声波透射检测桩基质量处理中主频判据的分析。当声波作用在桩基内时，会出现一系列的反射与折射现象，使得声波在运动过程中接收主频会出现漂移而产生衰减现象，而主频衰减程度与桩基内部质量有直接关系，因此主频衰减现象可成为混凝土质量分析的主要依据及评价标准，即声波主频衰减越明显，则混凝土质量越差。此外，介于主频数据相较于波幅数据获取来讲稳定性稍差，因此在对桩基进行质量检测时主频数据可作为波幅变动分析的主要依据，而不能独立成为质量分析凭据。
综上所述，在建筑工程中桩基质量直接影响整个工程的质量，因此采用声波透射法对桩基质量进行检测，成为避免桩基质量消极影响的常用方法。通过在桩基内设置声测管，利用声波接收器与发射器对桩基结构内质量情况，经过声波变化情况进行客观反映，加之相关技术人员对波幅、频率以及主频进行科学分析形成质量判据，从而得出桩基质量最终结论以及科学评论，将有效保证桩基混凝土质量符合工程建设标准。此外，声波透射法桩基质量检测技术作为当今无损检测中相对先进的新型技术形式，具有操作便捷、检测精准度高、不受桩基个体限制以及检测工作效率高等优势，加之我国科学技术的不断发展，使得该项技术应用与创新前景极大，在保障工程质量的同时，可以使建筑企业获取更高经济效益。
