1、110|PEOPLES TRANSPORTATION技术|Technology声波透射法与钻芯法的基本原理声波透射法，一种基于弹性波传播理论的无损检测技术，已在混凝土灌注桩的质量评估中发挥了重要的作用。通过发射和接收超声波脉冲，收集的声时、波幅、波形等声学参数可以为我们揭示混凝土内部可能存在的缺陷，使我们对其质量状况有更深入的了解。这种技术的核心原理是通过发射换能器向混凝土发射超声脉冲波，然后通过接收换能器接收传播在混凝土中的脉冲。这些接收到的超声波会转化为电信号，经过超声仪放大、处理和储存，形成具有特定声速和声学参数的超声波波形。声学参数的变化和声速的快慢，是对混凝土质量良莠的重要指标。基桩
2、声波透射法检测实践探究 文/阮建科桩基工程是桥梁工程的重要组成部分，其质量直接影响到桥梁的安全和稳定。声波透射法和钻芯法是两种常见的灌注桩检测方法。本文实例分析声波透射法和钻芯法的优缺点，并结合广州从化至清远连州高速公路桥梁基桩的检测实例进行对比分析，总结如何更好结合声波透射法和钻芯法的特点及优劣进行综合检测，实现优劣互补。在实际操作过程中，声波透射法具有全高程、全断面的检测能力，可以全方位地评估混凝土的缺陷位置、范围和程度，甚至可以通过对测、斜侧、扇形测三种方式去对混凝土进行深度检测。然而，声波透射法并非完美无缺，它在现场检测时需要排除许多可能干扰检测结果的因素，如声测管质量缺陷、耦合水洁净
3、度、管内混响、人为操作不规范等。为了确保检测结果的准确性，需要确保混凝土的检测龄期不少于7天。钻芯法，作为一种经典的混凝土灌注桩质量检测技术，其直观的检测结果为我们提供了关于混凝土灌注桩质量的直接信息。通过专用钻机采用岩芯钻探技术，钻取桩身和桩底的混凝土芯样和岩土芯样，然后通过对芯样的详细观察和强度试验，可评估桩长、桩身强度等关键指标，以判断桩体的成桩质量。在大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测中，钻芯法尤其适用。这主要是因为钻芯法可以直接抽取混凝土和岩土的芯样，对混凝土的均匀性、成型质量、混凝土和岩岩强度等进行观测、实测，所得的结果直观而精准，能有效避免对混凝土灌注桩质量的误判。尽管钻芯法在具检
4、测结果直观的显著优势，但其依然存在一些不可忽视的局限性。钻芯法只能反映抽芯范围内的混凝土质量，这意味着钻芯法容易以点代面，可能会造成混凝土中的某些缺陷被漏检而误判。另外钻芯法设备庞大，且操作过程复杂、耗时，因此检测成本较高，且不能用 PEOPLES TRANSPORTATION|1112023 年 第 18 期 于大规模的批量检测。因此钻芯法在实际基桩检测中常用于强制性抽检和无损检测的复核验证。声波透射法和钻芯法在混凝土灌注桩质量检测中各有优缺点。因此在实际工程中，我们应综合考虑各种因素进行综合运用，以获得更全面、准确的混凝土灌注桩质量信息。两种检测方法优缺点对比见表1。下面将结合广州从化至清
5、远连州高速公路桥梁基桩检测项目的实例进行对比分析，总结如何更好结合声波透射法和钻芯法的特点和优劣进行综合评定基桩质量。典型工程实例项目概况2019年我单位中标广州从化至清远连州高速公路桥梁无损检测JC04标，该检测标段含桥梁灌注基桩5201根，全部采用声波透射法检测；同时受交通局委托我单位负责全线桥梁基桩的10%的强制性钻心抽检。实例一：适当加大声测盲区抽检某大桥的4-2#基桩为混凝土钻孔灌注桩，桩型为嵌岩桩，设计强度等级为C30，桩径为2200mm，设计桩长为37.0m，持力层是中风化花岗岩。按照规范要求桩身预埋了4根声测管。在使用声波透射法检测桩身完整性的过程中，我们发现该桩的混凝土声速和
6、波幅并未出现明显的异常，波形也未出现畸变。根据 公路工程基桩检测技术规程，我们最初判定这根桩的桩身完整性类别为类。然而，在进行强制性钻芯法抽检后，我们在4-2#桩中发现了一处异常。在一个芯样的26.2m26.4m处，存在夹泥的现象。根据规范，我们对这根桩的桩身完整性进行重新评估，并判定其类别为类。声波透射法未能检测出桩身的小范围缺陷，我们分析原因可能是夹泥部位刚好处于声波透射法检测的剖面的盲区内。由图1可看出桩径越大盲区面积也越大，若缺陷范围刚好在盲区内那么声波将很难反应出来。因此对于大桩径的基桩除了用声波透射法的批量检测，应适当的加大强制性钻芯抽检的频率，充分结合运用两种方法的检测优势，使用
7、我们能更全面、准确地评估基桩的质量。实例二：避免钻心法以点带面为更好的结合声波透射法和钻芯法的优劣互补的综合运用，我们再介绍一典型实例，某主线小桥的1-1基桩为混凝土钻孔灌注桩，桩型为摩擦桩，设计强度等级为C30，桩径为1600mm，设计桩长为29.1m，持力层为强风化花岗岩。按规范要求，桩身预埋了3根声测管。在利用声波透射法进行桩身完整性检测时，我们发现在桩身深度28.4m至28.6m区域，混凝土的声速和波幅显著偏低，波形也出现了畸变。依据 公路工程基桩检测技术规程，我们初步判定该桩的完整性类别为类。表1 声波透射法和钻芯法检测优缺点及相关性检测方法优点缺点相关性钻芯法可通过桩身混凝土芯样直
8、接观察桩身是否存在空洞、蜂窝、夹泥、断桩缺陷来判定桩身完整性。并通过芯样抗压强度试验计算出桩身混凝土强度需要对桩身微破损检测，只反映小范围混凝土质量，容易以点带面造成漏判或误判，对局部缺陷和水平裂缝等判断不一定准确；检测费用高、速度慢，不适合大批量检测通常声速与混凝土强度成一定的正比关系声波透射法用超声波 CT 成像仪直接读出数字信号，具有较高的准确度、效率高、抗干扰能力强、不受桩长限制，可直接测得桩身混凝土完整性、均匀性、桩底胶结等预埋声测管费用较高，抗干扰能力较弱，检测剖面局部存在盲区，声测数据无法反映图1 基桩声测管布置简图112|PEOPLES TRANSPORTATION技术|Tec
9、hnology在按照规范要求的钻芯法检测时，1-1#基桩的2个钻孔的芯样并未发现任何缺陷。为了进一步加强质量控制，考虑到钻芯法只能反映出较小范围内的混凝土质量，应建设方的要求增加了一个钻孔。在这第3个钻孔的芯样中，我们发现在深度28.4m至28.6m处存在沟槽。依据相关规范，我们确定这根桩的完整性类别为类。这个实例说明钻芯法检测基桩质量容易以点带面造成漏判。因此声波透射法发现桩身异常后，应采用斜测或扇形扫测摸清缺陷的位置及大小范围（示意图见图2），为钻芯法提供较为准确的钻孔位置，避免造成桩身不必要的二次破损及检测费用的增加。实例三：波速低可能混凝土强度也低某 跨 线 桥5-1#基 桩 为 混
10、凝土灌注桩，桩型为嵌岩桩，设计强度等级C30，桩径1600，设计桩长25m，持力层是中风化花岗岩。按照规范要求桩身预埋了3根声测管。在使用声波透射法检测桩身完整性的过程中，我们发现该桩的混凝土波幅、PSD并未出现明显的异常，波形也未出现畸变，但是3个剖面的声速均较其他基桩的偏低，经过二次复核结果一样。初步推断混凝土强度存在偏低可能，便选为强制性钻心抽检基桩。浇筑龄期28天后钻心进行抗压强度试验结果显示混凝土强度均达到设计要求，但各组芯样强度均接近设计值。这个实例说明若声速异常偏低可能预示着混凝土强度偏低，此时类基桩应重点考虑通过钻心法复核其混凝土强度，避免不合格的基桩的遗漏。小结在实践探索中，
11、我们发现声波透射法和钻芯法在混凝土灌注桩检测中各具独特优势和局限性，这两种方法合理组合运用能够最大化地提升检测的准确度和全面性。声波透射法的主要优势在于操作简单、效率高、覆盖面广，可以对大范围内的桩身混凝土质量进行快速评估。然而，由于该方法在实际操作中容易受到各种因素的干扰，造成声学参数的异常导致误判，同时存在检测盲区。这时结合钻芯法直观的数据的能有效的避免误判。钻芯法以其直观检测数据，能够有效揭示桩身混凝土的真实情况，对声波透射法中发现的疑似缺陷区域进行详细验证，从而减少误判和漏判。但钻芯法只能反映抽芯范围内的混凝土质量存在局限性，容易已点代面造成漏判，同时检测设备庞大，费时费力。对于灌注桩质量的全面检测，我们必须充分理解和利用这两种方法的优势和相关性，通过它们的互补，达到最优的检测效果。声波透射法可以作为初步快速评估工具，为钻芯法提供可能存在问题的区域，而钻芯法则可以对这些问题区域进行深入的验证和评估。只有在理解各自优势和限制的基础上，适当地结合使用声波透射法和钻芯法，我们才能提高灌注桩检测的质量，加快检测速度，缩短检测周期，从而实现工程质量的高效管理和控制。（作者单位：清远市交通运输工程质量检测站有限公司）图2 声波透射法对测、斜测、扇形测示意图
