超聲波法是在預(yù)埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁中檢測(cè)樁身完整性，判定裝身缺陷的程度及其位置。它的特點(diǎn)是檢測(cè)的范圍可覆蓋全樁長(zhǎng)的各個(gè)檢測(cè)剖面，檢測(cè)全面細(xì)致，信息量大，成果準(zhǔn)確可靠；現(xiàn)場(chǎng)操作不受場(chǎng)地、樁長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比的限制，操作簡(jiǎn)便，工作進(jìn)度快。超聲波法以其鮮明的特點(diǎn)，成為混凝土灌注樁（尤其是大直徑樁）樁身完整性檢測(cè)的一個(gè)重要手段，在工民建、水利、交通橋梁和港口等工程建設(shè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
一、超聲波法基本原理
超聲波法是在灌注樁中預(yù)埋兩根或兩根以上的聲測(cè)管作為檢測(cè)通道，管中注滿水作為耦合劑，將超聲發(fā)射換能器和接收換能器置于聲測(cè)管中，由超聲儀激勵(lì)發(fā)射換能器產(chǎn)生超聲脈沖，向樁身混凝土輻射傳播。聲波在混凝土傳播過(guò)程中，當(dāng)樁身混凝土介質(zhì)存在阻抗差異時(shí)，將發(fā)生反射、繞射、折射和聲波能量的吸收、衰減，并經(jīng)另一聲測(cè)管中的接收換能器接收，經(jīng)超聲波儀放大、顯示、處理、存儲(chǔ)，可在顯示器上觀察接收超聲波波形，判斷出超聲波穿越混凝土后的首波聲時(shí)、波幅及接收波主頻等聲學(xué)參數(shù)，通過(guò)樁身缺陷引起聲學(xué)參數(shù)或波形變化來(lái)檢驗(yàn)樁身混凝土是否存在缺陷。
二、聲測(cè)管施工技術(shù)
1聲測(cè)管基本要求
聲測(cè)管是樁基檢測(cè)中換能器的通道。在基樁施工前，根據(jù)基樁直徑的大小預(yù)埋一定數(shù)量的聲測(cè)管。檢測(cè)時(shí)，聲測(cè)管兩根為一組，并注滿清水。換能器由樁底往上逐個(gè)剖面檢測(cè)，遍及樁身各個(gè)截面。然而，當(dāng)聲測(cè)管埋設(shè)施工不當(dāng)時(shí)，就可能造成彎曲、漏漿、堵塞、卡管等事故的發(fā)生，從而對(duì)基樁完整性檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，甚至無(wú)法檢測(cè)或判定基樁完整性類型，進(jìn)而需采用其他方法對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，如鉆芯取樣等。為使樁基檢測(cè)工作順利進(jìn)行，聲測(cè)管施工應(yīng)滿足的要求為：密封良好不漏水，連接牢靠不脫開，連接平整不打折，管間平行不彎曲，管內(nèi)通暢無(wú)異物。
2聲測(cè)管材質(zhì)選擇
聲測(cè)管材料要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證在灌注混凝土過(guò)程中不變形，且與混凝土粘結(jié)良好，不致在聲測(cè)管和混凝土間產(chǎn)生裂縫，影響測(cè)試。因此最好選用鋼管。當(dāng)樁長(zhǎng)在15m以下時(shí)，為了節(jié)省材料，降低成本，有的規(guī)范也允許采用PVC管、塑料管或金屬波紋管。
3聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量和布置方式
根據(jù)基樁直徑的大小，需預(yù)埋不同數(shù)量的聲測(cè)管。一般公路工程中，當(dāng)樁徑小于1000mm時(shí)，沿直徑埋設(shè)兩根聲測(cè)管；樁徑在1000mm到1500mm時(shí)，呈等邊三角形埋設(shè)三根聲測(cè)管；當(dāng)樁徑大于1500mm時(shí)，呈正方形埋設(shè)四根聲測(cè)管。
4聲測(cè)管直徑
目前超聲波檢測(cè)放入聲測(cè)管中的換能器直徑一般為30mm左右或更小，規(guī)范規(guī)定聲測(cè)管內(nèi)徑比換能器直徑宜大10mm~20mm，因此選用聲測(cè)管直徑選用直40mm~60mm為宜。管子的壁厚對(duì)透聲性的影響很小，所以，原則上對(duì)管壁厚度不作限制，但從節(jié)省用鋼量的角度而言，管壁只要能承受新澆混凝土的側(cè)壓力，則越薄越省。
5聲測(cè)管接頭連接
由于常用的鋼管均是6m一段，其作聲測(cè)管時(shí)，為達(dá)到施工樁長(zhǎng)，需將一段段鋼管連接起來(lái)。聲測(cè)管連接要求：連接處應(yīng)有足夠的水密性，保證在孔內(nèi)水壓作用下不漏水、不漏漿；還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，保證聲測(cè)管連接處不致于因受力彎曲脫開。
三、超聲波法檢測(cè)過(guò)程中聲測(cè)管經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題
1聲測(cè)管連接問(wèn)題
聲測(cè)管連接宜采用螺栓連接；考慮到聲測(cè)管安裝難度和工作效率，通常采用焊接的連接方式；但采用非鋼管作為聲測(cè)管時(shí)，螺栓連接和焊接方式無(wú)法進(jìn)行，就會(huì)出現(xiàn)其他的連接方式。焊接連接有兩種情況，套筒焊接和對(duì)接焊接。焊接主要會(huì)出現(xiàn)焊渣、毛刺等凸出物，防礙徑向換能器在接頭的上下移動(dòng)；焊接不好，接頭密封性差，會(huì)出現(xiàn)漏漿的情況；對(duì)接焊接甚至?xí)霈F(xiàn)焊接處斷裂脫開。
2聲測(cè)管變形、堵管問(wèn)題
聲測(cè)管變形、堵管問(wèn)題是檢測(cè)過(guò)程中最常遇到的問(wèn)題。造成變形堵管的原因主要有以下幾種：
1)聲測(cè)管接頭或管口、管底密封不嚴(yán)，在施工過(guò)程中漏進(jìn)泥漿甚至水泥漿造成堵管。
2)聲測(cè)管在安裝、灌注過(guò)程中因鋼筋籠扭曲或碰撞使聲測(cè)管接頭錯(cuò)位、變形或管壁變形。
3)灰?guī)r地區(qū)，沖孔成孔不好，鋼筋籠下沉困難時(shí)使用非常規(guī)手段使聲測(cè)管變形堵管。
4)破樁頭時(shí)由于工人的不注意掉進(jìn)小混凝土塊引起的堵管。
聲測(cè)管變形堵管給檢測(cè)工作帶來(lái)了很多的困難，甚至無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。出現(xiàn)這幾種情況時(shí)，短樁等滿足低應(yīng)變檢測(cè)條件的可以采用低應(yīng)變法，結(jié)合有效的聲測(cè)檢測(cè)范圍和工程資料判斷樁身完整性。無(wú)法滿足低應(yīng)變法檢測(cè)條件或出現(xiàn)異常情況下就需要結(jié)合其他的檢測(cè)方法(如鉆心法)來(lái)判斷樁身完整性。這就給工程帶來(lái)的不但是經(jīng)濟(jì)上的損失，還會(huì)影響施工進(jìn)程。聲測(cè)管變形、堵管有時(shí)還會(huì)損壞檢測(cè)儀器，影響檢測(cè)單位的工作。
3斜管問(wèn)題
聲測(cè)管固定不牢是實(shí)際工程中聲測(cè)管之間很難保持絕對(duì)的平行的原因，如果安裝時(shí)操作不當(dāng)或聲測(cè)管連接、固定不好，可能會(huì)造成聲測(cè)管嚴(yán)重傾斜、彎折、翹曲，使同一剖面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的測(cè)距發(fā)生很大的差異，而聲學(xué)參數(shù)對(duì)測(cè)距的變化都很敏感，導(dǎo)致推算的聲速與測(cè)點(diǎn)的實(shí)際聲速有很大差別，這必將給檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析、樁身完整性的判定帶來(lái)嚴(yán)重影響。雖然可以對(duì)斜管測(cè)距進(jìn)行修正，但當(dāng)聲測(cè)管嚴(yán)重彎折、翹曲時(shí)，無(wú)法進(jìn)行合理的修正，導(dǎo)至檢測(cè)試驗(yàn)失敗。
4聲測(cè)管布置問(wèn)題
聲測(cè)管的布置決定了聲波透射法的有效檢測(cè)范圍，所以聲測(cè)管的布置應(yīng)當(dāng)考慮聲波透射法的檢測(cè)精度，應(yīng)當(dāng)讓聲波透射法的有效檢測(cè)范圍覆蓋到樁身的絕大部分橫截面，使聲測(cè)管的利用率最高?；?guī)r地區(qū)，異型樁較多，大橫截面的異型樁如抗滑樁、樁板墻在通過(guò)聲波透射法檢測(cè)樁身完整性時(shí)聲測(cè)管的布置很關(guān)鍵。該類型樁靠近邊坡頂?shù)囊幻嬖O(shè)計(jì)上鋼筋數(shù)量比其他三面數(shù)量多、布置密。抗滑樁聲測(cè)管多為4根，其布置通常有兩種常用方式：四角布置和四邊中心布置。四邊中心布置會(huì)減小有效檢測(cè)范圍，出現(xiàn)四個(gè)“死角”；四角布置則會(huì)出現(xiàn)一種特殊情況?？够瑯对O(shè)計(jì)上AB面鋼筋數(shù)量較多、布置較密，聲測(cè)管四角布置時(shí)，由于聲波在介質(zhì)內(nèi)從一點(diǎn)向另一點(diǎn)傳播一定會(huì)沿著最佳、最省時(shí)的路徑傳播(費(fèi)瑪定律)，密布的鋼筋對(duì)介質(zhì)的透聲率影響很大，會(huì)在AB面(14剖面)出現(xiàn)聲測(cè)波形嚴(yán)重衰減的現(xiàn)象，給檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析、樁身完整性的判定帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至出現(xiàn)誤判。
四、結(jié)束語(yǔ)
聲測(cè)管是超聲波法檢測(cè)基樁完整性的重要通道，超聲波法檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，與聲測(cè)管施工質(zhì)量有很大關(guān)系。施工中應(yīng)避免聲測(cè)管變形堵塞，重視聲測(cè)管接頭處理。只有這樣，基樁檢測(cè)工作才能更好、更快地為施工服務(wù)。
聲波透射法檢測(cè)樁身完整性時(shí)會(huì)遇到很多不同的問(wèn)題，限于筆者水平，本文只是膚淺地從聲測(cè)管方面提出了一些問(wèn)題，總結(jié)了一點(diǎn)看法，供廣大技術(shù)人員參考。
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