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摘要：声波透射法在现阶段桥梁桩基检测过程中，被广泛应用。该方法在具体使用时，主要是在灌注桥梁桩基混凝土之前利用比较良好，将多根测管进行预埋之后，将这些测管作为声波监测仪。与此同时，根据相互之间的间距实现对桥梁桩身各个截面的有效检测，在检测结束之后，对检测数据技术深入分析。这样不仅能够从根本上对桩身本身在的一些缺陷问题进行分析，而且还能够根据这些缺陷提出有针对性的解决措施。本文就此展开了论述，以供参阅。
关键词：声波透射法；桥梁桩基检测；应用
引言
随着人类社会文明的不断进步，科学技术实现了突飞猛进的发展，声波透射法是根据超声波的透射原理检测桩身混凝土的完整性,目前已成为桩基检测中行之有效的方法。声波透射法的基本方法是在桩基灌注混凝土之前,在桩内预埋若干根声测管作为声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度,从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况,评定桩身完整性等级。
1波透射法的基本理论
声波透射法的检测对象是灌注桩内声测管之间的混凝土质量。混凝土是由多种材料配制而成的非匀质弹黏性材料，对超声脉冲波的吸收，散射衰减较大，当其组成材料，内部质量以及超声波距离相等时超声脉冲波在其中传播的速度、首波波幅和频率等声学参数的测量值应基本一致，波形稳定。如果桩身某部分混凝土存在诸如：空洞、裂缝、夹泥，离析、蜂窝，以及因缺少水泥而形成的松散等缺陷情况时，其空间内空气所占比例相应增大，而空气的声阻抗率远小于混凝士的声阻抗率，超声脉冲波将在“固一气”界面上几乎产生全反射，绕过或穿过缺陷区的部分超声脉冲波到达接收换能器时，声时值增大，首波幅度降低，频率降低，波形发生畸变。可根据声时及声程的变化，计算出声波速度的变化，判别和计算缺陷程度的大小；并且超声脉冲波在缺陷界面产生散射和反射，到达接收换能器的声波能量(波幅)显著减小，可根据波幅变化的程度判别缺陷的性质和程度；另外超声脉冲波中各频率成分在缺陷界面衰减程度不同，接收信号的频率明显降低，可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况；超声脉冲波在缺陷界面反射和折射，形成波形不同的波束，或由于界面上产生波形转换而形成横波原因使得到达接收换能器的时间不同，使接收波成为许多同向位或不同向位波束的叠加波，造成接收信号波形畸变，以此也可参考分析判断缺陷。声波透射法正是基于以上原理，采用带波形显示功能的超声波检测仪器和频率为20kHz～150kHz的声波径向换能器，测量超声脉冲波在混凝土中传播的速度(简称波速)、首波幅度(简称波幅)、和接收信号主频率(简称主频)等声学参数，并根据这些参数及其相对变化，判定桩身混凝土的均匀性或缺陷情况。
2声波透射法在桥梁桩基检测中的应用
（1）桩内单孔透射法。桩内单孔透射法适用于桩基只有一个孔道的质量检测，常用在钻芯取样之后进一步对桩基混凝土质量的检测中，作为一种桩基质量检测的补充手段来使用。检测过程中只需要将换能器至于单孔内即可，用隔声材料将换能器进行隔离，发射的声波经过放置于孔内的换能器发射后通过耦合水进入孔壁混凝土层，在耦合水的作用下声波能够在混凝土表层进行一段距离的滑动，之后声波达到接受器，从而获取声波经过混凝土的各种折射和反射之后的各项声学参数。单孔透射检测方法相比较跨孔检测声波的传递路径要相对复杂，所以需要采取必要的信号分析技术。（2）桩外孔透射法。当桩基为设置检查管道或者已经完成上部结构时可以采用桩外透射法检测桩基质量。桩外检测技术是紧贴混凝土桩基的外侧钻检测孔道。
检测孔道的位置选取要在保证不影响桩基结构安全性的条件下尽量靠近桩基，这主要是因为声波在土层中的衰减速度较快。检测过程中需要在桩顶位置处放置功率较大的平面换能器，接受器沿外侧钻孔自上而下缓慢发出，声波经过土层之后进入混凝土层中，经过耦合水的作用被接受换能器接受，这样就可以逐点检测出不同位置处的混凝土质量。
3数据的分析和判定
对数据进行分析判定时，其声波透射法的分析通常是对采样点相关参数测量值分析，然后用数理统计法对剖面声速和波幅等参数进行计算，综合分析桩剖面的所有参数，再和PSD值相结合对其综合分析，最后进行甄别桥梁桩身的完整性。具体完整性的划分如表1。（1）声波透射法检测灌注桩主要是简要分析波幅、主频以及声速，并且进行记录和检测波形。对其判断主要是通过以下几个方面：实测声波波形、波速判据、波幅判据、主频判据以及PSD判据。（2）主要的根据对象是超声波的幅度和桩身声速等出现异常达到的程度，而且还与超声波发生波形异常的程度相结合综合分析桩身斜测最后的结果。（3）由各个声测线完整性的函数值统计分析出各个检测横截面完整性类别的指数K。（4）根据检测后的特征和范围的确定对桩身完整性的种类进行分析并判断确定。
4案例分析
首先，为了探究声波检测法在实际的检测中的应用。我们以某大桥的桩身检测为例：该大桥的建筑基础所采用的是钻孔灌注桩，持力层是轻度风化的花岗岩，钻孔深度为5m，在水下进行混凝土的灌注，所采用的混凝土的强度为C35，桥梁的桩径为2800mm，桩的长度为63m。一共埋入了4根声测管，需要对6个剖面进行检测。通过声波检测，我们能发现50.2-51.2m的剖面具有明显的声速以及波幅的变化，说明桩身存在局部缺陷；另外，57.2-62.0m处的6个剖面的声波速度以及声波幅度都具有明显变化，根据数据进行初步推断为严重缺陷，应为Ⅳ类桩。对于以上问题，经过相关工作人员的检测，总结出了导致该问题的原因为：在进行相应的首灌的时候，混凝土的上升面存在问题，按照相关规定，应该上升4m但是在实际的工作做却上升了6m，这就证明了孔底的沉渣层比较厚，该桩基存在质量问题，这与声波检测的结果相同。通过不同的检测方式所得的结果能够看出此桩存在的大概状况，在51.3-52.5m处加油泥沙，在57.3-63.0m处此桩中间部分具有半径约1m的柱状混凝土，在1m外1.4m内的环状泥沙带，桩基的底面与花岗岩接触的部分呈现锥形。其次，通过以上例子能够看出，在实际的施工过程中很容易出现突发状况。在出想现问题的时候，及时采取有效的方式才能够保证施工效率以及施工质量。因此，针对在检测过程中容易出现的问题施工部门要制定相关的处理要求。例如：在检测的过程中没有办法接受到信号，一般存在两种原因，（1）声测管里面没有水；（2）检测设备出现了问题。在进行问题排查的时候，首先应该进行检查声测管内是不是有水，可以采用对声测管内进行注水的方式来缓解。
结束语
总而言之，声波透射法是当前基桩完整性检测中应用广泛的无损检测技术之一。声波透射法已成为我国桩基工程质量保障体系中的一个常规手段，同时也是现行无损检测规范中检测基桩完整性最可靠的方法，其检测结果可对基桩完整性进行较准确的评价。声波透射法检测有操作简单、方便，检测数据直观、可靠等诸多优点，如果检测方法本身精度和可靠度能提高，声波透射法在基桩完整性检测领域内迅速推广将是必然趋势。
参考文献
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