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摘要：超声波是一种脉冲波，在混凝土中主要以纵波形式传播。本文是依据工程中实际对桥梁桩基检测情形，阐述了超声波检测的基本原理以及工程实测中遇到的问题与建议的解决方法，展望了超声波法检测桩基技术，促进该技术的研究与应用。
关键词：超声波法；桥梁桩基检测；应用
超声波法由于其检测结果能直观反映桩身缺陷的位置、大小及严重程度，检测质量十分可靠，操作非常简单等优点成为桩基检测中最常用的方法之一。随着国家检测技术的发展，桩基将得到更广泛的应用。声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测，对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出積极的贡献。如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性，是工程界面临的问题。
1.超声波检测技术原理
超声波是一种机械波，机械振动和波动是超声测试的物理基础，同时它又是弹性波测试方法中的一种，固体介质中弹性波的传播理论是它的理论基础。超声波技术应用于混凝土质量的无损检测已有很长的历史，而声波透射法应用于基桩检测，则是近几年才引进发展起来的，由于它具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠，所以被广泛推广使用，已成为一种比较成熟可靠的灌注桩无损检测方法。声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，管中充满清水作耦合剂，由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置作出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
2.检测结果的数据分析和判断
基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，同时要注意对实测波形的观察和记录，如何在这些数据的基础上，对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断，是超声法检测的关键。目前，常用的桩身缺陷判断方法有两大类，第一类是数值判据法，即根据测试值经适当的数字处理后找出一个存在缺陷的临界值作为依据，这种方法能对大量测试数据做出明确的分析和判断，通常用于全面扫测时缺陷的初步判断；第二类是声场阴影区重叠法，这类方法通常用于数值判据法确定缺陷位置后的细测判断，以便详细划定缺陷的位置、大小和性质等，在桩身缺陷的超声检测种，这两类方法必须联合使用，过分偏重任何一种方法都是不合理的。
2.1数值判据法
2.1.1.概率法，正常情况下，由随机误差引起的混凝土的质量波动是符合正态分布的，这可以从混凝土试件抗压强度的试验结果得到证实，由于混凝土质量（强度）与声学参数存在相关性，可大致认为正常混凝土的声学参数的波动也服从正态分布规律。混凝土构件在施工过程中，可能因外界环境恶劣及人为因素导致各种缺陷，这种缺陷由过失误差引起，缺陷处的混凝土质量将偏离正态分布，与其对应的声学参数也同样会偏离正态分布。所以，只要检测出声学参数的异常值，其对应的位置即为缺陷区。
2.1.2.PSD判据法，对于由声时、波幅衰减确定的异常区，结合PSD曲线进行综合分析，采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近明显变化时，应将其作为可疑缺陷区。PSD（Pile of Slope and Difference）判据的物理意义为：声时-深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积，根据PSD值在某深度处的突变结合波幅变化情况，进行异常点判定，该判据对声时具有指数放大作用。因此，缺陷区PSD值较声时反映明显，而且运用PSD判据基本上消除了声测管不平行或混凝土不均匀等因素所造成的声时变化对缺陷判断的影响，但如果声时读数有错误，那么PSD会将错误数据进行放大，造成误判。
2.1.3声阴影重叠法
所谓声阴影重叠法，就是当超声脉冲束穿过桩体并遇到缺陷时，在缺陷背面的声强减弱，形成一个声辐射阴影区，在阴影区内，接收信号波高明显下降，同时声时增大，甚至波形出现畸变。若采用两个方向检测，分别划出阴影区，则两个阴影区边界线交叉重叠所围成的区域，即为缺陷的确切范围。其基本方法是：一个换能器固定不动，另一个换能器上下移动，找出声阴影的边界位置，然后交换测试，找出另一面的阴影边界。边界线的交叉范围内的重叠区，即为缺陷区。在混凝土中，由于各界面的漫反射及低频声波的绕射，使声场阴影的边界十分模糊。因此，需综合运用声时、波幅、频率等参数进行判断，在这些参数中波幅是对阴影区最敏感的参数，在综合判断时应赋予较大的“权数”。当需要确定局部缺陷在桩的横截面上的准确位置时，可用多测向叠加法，即根据几个测向的测量结果通过作图法进行叠加，交叉重叠区即为缺陷区。
3.未来趋势
声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测，对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出积极的贡献。随着国家检测技术的发展，桩基将得到更广泛的应用。那么如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性，则是工程界面临的重要问题。通过实践和假设建议从以下几方面考虑对展望声波透射法桩基检测的前景：
（1）声波透射法桩基检测要求预埋声测管，使得声测管对桩基缺陷进行处理成为可能，对这方面进行研究将开辟一条集检测与补强加固于一体的、安全可靠的、经济有效的途径，使声波透射法桩基检测更为经济可靠。
（2）现阶段对桩基桩身完整性的评判采用波速、波幅、频率等单一的指标或者简单的两种指标的组合作为判断方法，没有考虑这几个指标的综合作用对桩基质量评判的结果，结合工程实际改善数学模型，加强理论研究，对声学参数进行频谱分析，并将它纳入到混凝土强度和混凝土缺陷检测中去，可大大提高检测结果的精确性，减少误判率。
（3）现阶段对桩基础的无损检测结果判定只是停留在定性的水平上，没有做出定量分析，对于要求较高的桩基检测这是不够的，有待于进一步研究。
4、结束语
对于钻孔灌注桩的完整性利用超声检测方便快捷，检测结果可靠，混凝土存在质量问题时，声速明显减小，声波波形差。当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都满足要求时，则可判断该测点处桩身质量完好，当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都出现异常，则可判断该处存在缺陷，当利用声幅作为判据，测点的判据曲线不满足要求，而声时、声速作为判据测点的判据曲线都满足要求时，可以认为该测点处不存在缺陷，因为声幅对于混凝土缺陷敏感，依此作为判据过于严格，此时要结合声时PSD对测点处进行综合分析、研究，提高判断结果的准确性。
参考文献：
[1]赖庆球. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑.2008（13）
[2]雷振明，谢勇. 探讨桥梁桩基检测中超声波法的应用[J].广东科技.2009（02）
[3]梁劲毅，温永钦. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑.2010（34）
关键词：超声波法；桥梁桩基检测；应用
超声波法由于其检测结果能直观反映桩身缺陷的位置、大小及严重程度，检测质量十分可靠，操作非常简单等优点成为桩基检测中最常用的方法之一。随着国家检测技术的发展，桩基将得到更广泛的应用。声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测，对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出積极的贡献。如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性，是工程界面临的问题。
1.超声波检测技术原理
超声波是一种机械波，机械振动和波动是超声测试的物理基础，同时它又是弹性波测试方法中的一种，固体介质中弹性波的传播理论是它的理论基础。超声波技术应用于混凝土质量的无损检测已有很长的历史，而声波透射法应用于基桩检测，则是近几年才引进发展起来的，由于它具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠，所以被广泛推广使用，已成为一种比较成熟可靠的灌注桩无损检测方法。声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，管中充满清水作耦合剂，由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置作出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
2.检测结果的数据分析和判断
基桩的超声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，同时要注意对实测波形的观察和记录，如何在这些数据的基础上，对桩的完整性、连续性、强度等级等做出判断，是超声法检测的关键。目前，常用的桩身缺陷判断方法有两大类，第一类是数值判据法，即根据测试值经适当的数字处理后找出一个存在缺陷的临界值作为依据，这种方法能对大量测试数据做出明确的分析和判断，通常用于全面扫测时缺陷的初步判断；第二类是声场阴影区重叠法，这类方法通常用于数值判据法确定缺陷位置后的细测判断，以便详细划定缺陷的位置、大小和性质等，在桩身缺陷的超声检测种，这两类方法必须联合使用，过分偏重任何一种方法都是不合理的。
2.1数值判据法
2.1.1.概率法，正常情况下，由随机误差引起的混凝土的质量波动是符合正态分布的，这可以从混凝土试件抗压强度的试验结果得到证实，由于混凝土质量（强度）与声学参数存在相关性，可大致认为正常混凝土的声学参数的波动也服从正态分布规律。混凝土构件在施工过程中，可能因外界环境恶劣及人为因素导致各种缺陷，这种缺陷由过失误差引起，缺陷处的混凝土质量将偏离正态分布，与其对应的声学参数也同样会偏离正态分布。所以，只要检测出声学参数的异常值，其对应的位置即为缺陷区。
2.1.2.PSD判据法，对于由声时、波幅衰减确定的异常区，结合PSD曲线进行综合分析，采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近明显变化时，应将其作为可疑缺陷区。PSD（Pile of Slope and Difference）判据的物理意义为：声时-深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积，根据PSD值在某深度处的突变结合波幅变化情况，进行异常点判定，该判据对声时具有指数放大作用。因此，缺陷区PSD值较声时反映明显，而且运用PSD判据基本上消除了声测管不平行或混凝土不均匀等因素所造成的声时变化对缺陷判断的影响，但如果声时读数有错误，那么PSD会将错误数据进行放大，造成误判。
2.1.3声阴影重叠法
所谓声阴影重叠法，就是当超声脉冲束穿过桩体并遇到缺陷时，在缺陷背面的声强减弱，形成一个声辐射阴影区，在阴影区内，接收信号波高明显下降，同时声时增大，甚至波形出现畸变。若采用两个方向检测，分别划出阴影区，则两个阴影区边界线交叉重叠所围成的区域，即为缺陷的确切范围。其基本方法是：一个换能器固定不动，另一个换能器上下移动，找出声阴影的边界位置，然后交换测试，找出另一面的阴影边界。边界线的交叉范围内的重叠区，即为缺陷区。在混凝土中，由于各界面的漫反射及低频声波的绕射，使声场阴影的边界十分模糊。因此，需综合运用声时、波幅、频率等参数进行判断，在这些参数中波幅是对阴影区最敏感的参数，在综合判断时应赋予较大的“权数”。当需要确定局部缺陷在桩的横截面上的准确位置时，可用多测向叠加法，即根据几个测向的测量结果通过作图法进行叠加，交叉重叠区即为缺陷区。
3.未来趋势
声波透射法桩基检测技术已广泛应用于大型灌注桩或对桩身混凝土质量要求较严格的桩型的检测，对有严重缺陷的桩的检测以及缺陷桩的补救及评价桩基质量做出积极的贡献。随着国家检测技术的发展，桩基将得到更广泛的应用。那么如何提高桩基检测数据和评价结果的准确性和可靠性，则是工程界面临的重要问题。通过实践和假设建议从以下几方面考虑对展望声波透射法桩基检测的前景：
（1）声波透射法桩基检测要求预埋声测管，使得声测管对桩基缺陷进行处理成为可能，对这方面进行研究将开辟一条集检测与补强加固于一体的、安全可靠的、经济有效的途径，使声波透射法桩基检测更为经济可靠。
（2）现阶段对桩基桩身完整性的评判采用波速、波幅、频率等单一的指标或者简单的两种指标的组合作为判断方法，没有考虑这几个指标的综合作用对桩基质量评判的结果，结合工程实际改善数学模型，加强理论研究，对声学参数进行频谱分析，并将它纳入到混凝土强度和混凝土缺陷检测中去，可大大提高检测结果的精确性，减少误判率。
（3）现阶段对桩基础的无损检测结果判定只是停留在定性的水平上，没有做出定量分析，对于要求较高的桩基检测这是不够的，有待于进一步研究。
4、结束语
对于钻孔灌注桩的完整性利用超声检测方便快捷，检测结果可靠，混凝土存在质量问题时，声速明显减小，声波波形差。当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都满足要求时，则可判断该测点处桩身质量完好，当利用不同的判据得出各个测点的判据曲线都出现异常，则可判断该处存在缺陷，当利用声幅作为判据，测点的判据曲线不满足要求，而声时、声速作为判据测点的判据曲线都满足要求时，可以认为该测点处不存在缺陷，因为声幅对于混凝土缺陷敏感，依此作为判据过于严格，此时要结合声时PSD对测点处进行综合分析、研究，提高判断结果的准确性。
参考文献：
[1]赖庆球. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑.2008（13）
[2]雷振明，谢勇. 探讨桥梁桩基检测中超声波法的应用[J].广东科技.2009（02）
[3]梁劲毅，温永钦. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J].山西建筑.2010（34）