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摘要：超声波法是基桩完整性检测中最准确、最有效的检测方法，检测时需要根据桩径在桩内预埋一定数量的声测管，声测管的埋设决定了超声波法检测能否顺利进行。本文阐述了声测管的施工问题以及在超声波法基桩完整性检测中的重要性。
关键词：桩身完整性 超声波法 声测管
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：
超声波法是在预埋声测管的混凝土灌注桩中检测桩身完整性，判定装身缺陷的程度及其位置。它的特点是检测的范围可覆盖全桩长的各个检测剖面，检测全面细致，信息量大，成果准确可靠；现场操作不受场地、桩长、长径比的限制，操作简便，工作进度快。超声波法以其鲜明的特点，成为混凝土灌注桩（尤其是大直径桩）桩身完整性检测的一个重要手段，在工民建、水利、交通桥梁和港口等工程建设领域中得到了广泛应用。
一、超声波法基本原理
超声波法是在灌注桩中预埋两根或两根以上的声测管作为检测通道，管中注满水作为耦合剂，将超声发射换能器和接收换能器置于声测管中，由超声仪激励发射换能器产生超声脉冲，向桩身混凝土辐射传播。声波在混凝土传播过程中，当桩身混凝土介质存在阻抗差异时，将发生反射、绕射、折射和声波能量的吸收、衰减，并经另一声测管中的接收换能器接收，经超声波仪放大、显示、处理、存储，可在显示器上观察接收超声波波形，判断出超声波穿越混凝土后的首波声时、波幅及接收波主频等声学参数，通过桩身缺陷引起声学参数或波形变化来检验桩身混凝土是否存在缺陷。
二、声测管施工技术
1声测管基本要求
声测管是桩基检测中换能器的通道。在基桩施工前，根据基桩直径的大小预埋一定数量的声测管。检测时，声测管两根为一组，并注满清水。换能器由桩底往上逐个剖面检测，遍及桩身各个截面。然而，当声测管埋设施工不当时，就可能造成弯曲、漏浆、堵塞、卡管等事故的发生，从而对基桩完整性检测结果产生影响，甚至无法检测或判定基桩完整性类型，进而需采用其他方法对桩基质量进行检测，如钻芯取样等。为使桩基检测工作顺利进行，声测管施工应满足的要求为：密封良好不漏水，连接牢靠不脱开，连接平整不打折，管间平行不弯曲，管内通畅无异物。
2声测管材质选择
声测管材料要有足够的机械强度, 保证在灌注混凝土过程中不变形, 且与混凝土粘结良好, 不致在声测管和混凝土间产生裂缝, 影响测试。因此最好选用钢管。当桩长在15m 以下时, 为了节省材料, 降低成本,有的规范也允许采用PVC 管、塑料管或金属波纹管。
3声测管埋设数量和布置方式
根据基桩直径的大小，需预埋不同数量的声测管。一般公路工程中，当桩径小于1000mm时，沿直径埋设两根声测管；桩径在1000mm到1500mm时，呈等边三角形埋设三根声测管；当桩径大于1500mm时，呈正方形埋设四根声测管。
4声测管直径
目前超声波检测放入声测管中的换能器直径一般为30mm 左右或更小, 规范规定声测管内径比换能器直径宜大10 mm ~ 20mm, 因此选用声测管直径选用直40 mm~ 60 mm为宜。管子的壁厚对透声性的影响很小，所以，原则上对管壁厚度不作限制，但从节省用钢量的角度而言，管壁只要能承受新浇混凝土的侧压力，则越薄越省。
5声测管接头连接
由于常用的钢管均是6m一段,其作声测管时，为达到施工桩长，需将一段段钢管连接起来。声测管连接要求：连接处应有足够的水密性，保证在孔内水压作用下不漏水、不漏浆；还应有足够的强度，保证声测管连接处不致于因受力弯曲脱开。
三、超声波法检测过程中声测管经常出现的问题
1声测管连接问题
声测管连接宜采用螺栓连接; 考虑到声测管安装难度和工作效率, 通常采用焊接的连接方式; 但采用非钢管作为声测管时, 螺栓连接和焊接方式无法进行, 就会出现其他的连接方式。焊接連接有两种情况, 套筒焊接和对接焊接。焊接主要会出现焊渣、毛刺等凸出物, 防碍径向换能器在接头的上下移动; 焊接不好, 接头密封性差, 会出现漏浆的情况; 对接焊接甚至会出现焊接处断裂脱开。
2声测管变形、堵管问题
声测管变形、堵管问题是检测过程中最常遇到的问题。造成变形堵管的原因主要有以下几种:
1) 声测管接头或管口、管底密封不严, 在施工过程中漏进泥浆甚至水泥浆造成堵管。
2) 声测管在安装、灌注过程中因钢筋笼扭曲或碰撞使声测管接头错位、变形或管壁变形。
3) 灰岩地区, 冲孔成孔不好, 钢筋笼下沉困难时使用非常规手段使声测管变形堵管。
4) 破桩头时由于工人的不注意掉进小混凝土块引起的堵管。
声测管变形堵管给检测工作带来了很多的困难, 甚至无法进行检测。出现这几种情况时, 短桩等满足低应变检测条件的可以采用低应变法, 结合有效的声测检测范围和工程资料判断桩身完整性。无法满足低应变法检测条件或出现异常情况下就需要结合其他的检测方法( 如钻心法) 来判断桩身完整性。这就给工程带来的不但是经济上的损失, 还会影响施工进程。声测管变形、堵管有时还会损坏检测仪器, 影响检测单位的工作。
3斜管问题
声测管固定不牢是实际工程中声测管之间很难保持绝对的平行的原因, 如果安装时操作不当或声测管连接、固定不好, 可能会造成声测管严重倾斜、弯折、翘曲, 使同一剖面内各测点的测距发生很大的差异, 而声学参数对测距的变化都很敏感, 导致推算的声速与测点的实际声速有很大差别, 这必将给检测数据的分析、桩身完整性的判定带来严重影响。虽然可以对斜管测距进行修正, 但当声测管严重弯折、翘曲时, 无法进行合理的修正, 导至检测试验失败。
4声测管布置问题
声测管的布置决定了声波透射法的有效检测范围，所以声测管的布置应当考虑声波透射法的检测精度，应当让声波透射法的有效检测范围覆盖到桩身的绝大部分横截面，使声测管的利用率最高。灰岩地区，异型桩较多，大横截面的异型桩如抗滑桩、桩板墙在通过声波透射法检测桩身完整性时声测管的布置很关键。该类型桩靠近边坡顶的一面设计上钢筋数量比其他三面数量多、布置密。抗滑桩声测管多为4 根，其布置通常有两种常用方式:四角布置和四边中心布置。四边中心布置会减小有效检测范围，出现四个“死角”;四角布置则会出现一种特殊情况。抗滑桩设计上AB 面钢筋数量较多、布置较密，声测管四角布置时，由于声波在介质内从一点向另一点传播一定会沿着最佳、最省时的路径传播(费玛定律)，密布的钢筋对介质的透声率影响很大，会在AB 面(14 剖面)出现声测波形严重衰减的现象，给检测数据的分析、桩身完整性的判定带来严重影响，甚至出现误判。
四、结束语
声测管是超声波法检测基桩完整性的重要通道，超声波法检测结果的准确与否，与声测管施工质量有很大关系。施工中应避免声测管变形堵塞，重视声测管接头处理。只有这样，基桩检测工作才能更好、更快地为施工服务。
声波透射法检测桩身完整性时会遇到很多不同的问题，限于笔者水平，本文只是肤浅地从声测管方面提出了一些问题，总结了一点看法，供广大技术人员参考。
参考文献：
[1] 建筑基桩检测技术规范. JGJ 106- 2003
[2] 王建华. 桥涵工程试验检测技术. 北京: 人民交通出版社, 2003.
[3] 罗骐先. 桩基工程检测手册( 第二版) [ M] . 北京: 人民交通出版社, 2003.
关键词：桩身完整性 超声波法 声测管
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：
超声波法是在预埋声测管的混凝土灌注桩中检测桩身完整性，判定装身缺陷的程度及其位置。它的特点是检测的范围可覆盖全桩长的各个检测剖面，检测全面细致，信息量大，成果准确可靠；现场操作不受场地、桩长、长径比的限制，操作简便，工作进度快。超声波法以其鲜明的特点，成为混凝土灌注桩（尤其是大直径桩）桩身完整性检测的一个重要手段，在工民建、水利、交通桥梁和港口等工程建设领域中得到了广泛应用。
一、超声波法基本原理
超声波法是在灌注桩中预埋两根或两根以上的声测管作为检测通道，管中注满水作为耦合剂，将超声发射换能器和接收换能器置于声测管中，由超声仪激励发射换能器产生超声脉冲，向桩身混凝土辐射传播。声波在混凝土传播过程中，当桩身混凝土介质存在阻抗差异时，将发生反射、绕射、折射和声波能量的吸收、衰减，并经另一声测管中的接收换能器接收，经超声波仪放大、显示、处理、存储，可在显示器上观察接收超声波波形，判断出超声波穿越混凝土后的首波声时、波幅及接收波主频等声学参数，通过桩身缺陷引起声学参数或波形变化来检验桩身混凝土是否存在缺陷。
二、声测管施工技术
1声测管基本要求
声测管是桩基检测中换能器的通道。在基桩施工前，根据基桩直径的大小预埋一定数量的声测管。检测时，声测管两根为一组，并注满清水。换能器由桩底往上逐个剖面检测，遍及桩身各个截面。然而，当声测管埋设施工不当时，就可能造成弯曲、漏浆、堵塞、卡管等事故的发生，从而对基桩完整性检测结果产生影响，甚至无法检测或判定基桩完整性类型，进而需采用其他方法对桩基质量进行检测，如钻芯取样等。为使桩基检测工作顺利进行，声测管施工应满足的要求为：密封良好不漏水，连接牢靠不脱开，连接平整不打折，管间平行不弯曲，管内通畅无异物。
2声测管材质选择
声测管材料要有足够的机械强度, 保证在灌注混凝土过程中不变形, 且与混凝土粘结良好, 不致在声测管和混凝土间产生裂缝, 影响测试。因此最好选用钢管。当桩长在15m 以下时, 为了节省材料, 降低成本,有的规范也允许采用PVC 管、塑料管或金属波纹管。
3声测管埋设数量和布置方式
根据基桩直径的大小，需预埋不同数量的声测管。一般公路工程中，当桩径小于1000mm时，沿直径埋设两根声测管；桩径在1000mm到1500mm时，呈等边三角形埋设三根声测管；当桩径大于1500mm时，呈正方形埋设四根声测管。
4声测管直径
目前超声波检测放入声测管中的换能器直径一般为30mm 左右或更小, 规范规定声测管内径比换能器直径宜大10 mm ~ 20mm, 因此选用声测管直径选用直40 mm~ 60 mm为宜。管子的壁厚对透声性的影响很小，所以，原则上对管壁厚度不作限制，但从节省用钢量的角度而言，管壁只要能承受新浇混凝土的侧压力，则越薄越省。
5声测管接头连接
由于常用的钢管均是6m一段,其作声测管时，为达到施工桩长，需将一段段钢管连接起来。声测管连接要求：连接处应有足够的水密性，保证在孔内水压作用下不漏水、不漏浆；还应有足够的强度，保证声测管连接处不致于因受力弯曲脱开。
三、超声波法检测过程中声测管经常出现的问题
1声测管连接问题
声测管连接宜采用螺栓连接; 考虑到声测管安装难度和工作效率, 通常采用焊接的连接方式; 但采用非钢管作为声测管时, 螺栓连接和焊接方式无法进行, 就会出现其他的连接方式。焊接連接有两种情况, 套筒焊接和对接焊接。焊接主要会出现焊渣、毛刺等凸出物, 防碍径向换能器在接头的上下移动; 焊接不好, 接头密封性差, 会出现漏浆的情况; 对接焊接甚至会出现焊接处断裂脱开。
2声测管变形、堵管问题
声测管变形、堵管问题是检测过程中最常遇到的问题。造成变形堵管的原因主要有以下几种:
1) 声测管接头或管口、管底密封不严, 在施工过程中漏进泥浆甚至水泥浆造成堵管。
2) 声测管在安装、灌注过程中因钢筋笼扭曲或碰撞使声测管接头错位、变形或管壁变形。
3) 灰岩地区, 冲孔成孔不好, 钢筋笼下沉困难时使用非常规手段使声测管变形堵管。
4) 破桩头时由于工人的不注意掉进小混凝土块引起的堵管。
声测管变形堵管给检测工作带来了很多的困难, 甚至无法进行检测。出现这几种情况时, 短桩等满足低应变检测条件的可以采用低应变法, 结合有效的声测检测范围和工程资料判断桩身完整性。无法满足低应变法检测条件或出现异常情况下就需要结合其他的检测方法( 如钻心法) 来判断桩身完整性。这就给工程带来的不但是经济上的损失, 还会影响施工进程。声测管变形、堵管有时还会损坏检测仪器, 影响检测单位的工作。
3斜管问题
声测管固定不牢是实际工程中声测管之间很难保持绝对的平行的原因, 如果安装时操作不当或声测管连接、固定不好, 可能会造成声测管严重倾斜、弯折、翘曲, 使同一剖面内各测点的测距发生很大的差异, 而声学参数对测距的变化都很敏感, 导致推算的声速与测点的实际声速有很大差别, 这必将给检测数据的分析、桩身完整性的判定带来严重影响。虽然可以对斜管测距进行修正, 但当声测管严重弯折、翘曲时, 无法进行合理的修正, 导至检测试验失败。
4声测管布置问题
声测管的布置决定了声波透射法的有效检测范围，所以声测管的布置应当考虑声波透射法的检测精度，应当让声波透射法的有效检测范围覆盖到桩身的绝大部分横截面，使声测管的利用率最高。灰岩地区，异型桩较多，大横截面的异型桩如抗滑桩、桩板墙在通过声波透射法检测桩身完整性时声测管的布置很关键。该类型桩靠近边坡顶的一面设计上钢筋数量比其他三面数量多、布置密。抗滑桩声测管多为4 根，其布置通常有两种常用方式:四角布置和四边中心布置。四边中心布置会减小有效检测范围，出现四个“死角”;四角布置则会出现一种特殊情况。抗滑桩设计上AB 面钢筋数量较多、布置较密，声测管四角布置时，由于声波在介质内从一点向另一点传播一定会沿着最佳、最省时的路径传播(费玛定律)，密布的钢筋对介质的透声率影响很大，会在AB 面(14 剖面)出现声测波形严重衰减的现象，给检测数据的分析、桩身完整性的判定带来严重影响，甚至出现误判。
四、结束语
声测管是超声波法检测基桩完整性的重要通道，超声波法检测结果的准确与否，与声测管施工质量有很大关系。施工中应避免声测管变形堵塞，重视声测管接头处理。只有这样，基桩检测工作才能更好、更快地为施工服务。
声波透射法检测桩身完整性时会遇到很多不同的问题，限于笔者水平，本文只是肤浅地从声测管方面提出了一些问题，总结了一点看法，供广大技术人员参考。
参考文献：
[1] 建筑基桩检测技术规范. JGJ 106- 2003
[2] 王建华. 桥涵工程试验检测技术. 北京: 人民交通出版社, 2003.
[3] 罗骐先. 桩基工程检测手册( 第二版) [ M] . 北京: 人民交通出版社, 2003.