1、声波反射及透射技术的原理分析

以现代建筑工程公路工程的建设案例看来，基桩截面的波阻抗与基桩密度、波速、截面积和弹性模量等数据都有着密切的联系。一旦基桩自身存在质量缺陷，这些数据便会快速发生变化。在这种情况下，使用力棒在基桩底部进行激振，便会产生一定数量的应力波，并且会顺着基桩持续向下进行传播。在截面波阻抗数值产生变化时，便会出现声波反射和透射问题。如果截面的波阻抗数值接近不变，意味着应力波应该处于全透射、无反射状态，如果波抗数值有所减小，反射波和入射波的相位基本保持一致，相反波阻抗数值有所提高，意味着反射波和入射波的相位完全一致^[1]。

之所以能够使用声波透射法对基桩完整性进行检测，是因为在施工环境、材料等多种因素完全一致的状况下，可以借助超声波在混凝土中传播的速度、振幅等方面的参数变化，对其是否存在质量缺陷进行判断。如果基桩自身十分完整，不存在任何缺陷，超声波会处于正常传播状态，如果出现空洞、离析这类缺陷，混凝土基桩自身的连续性、完整性便会受到影响，超声波就会因此产生反射、散射和透射问题。

2、基桩完整性检测中的声波反射及透射技术应用分析

2.1声波反射应用

声波反射技术一般都是利用基桩速度信号的响应特征，对桩身的完整性进行检测，以此为基础能够针对基桩存在缺陷的位置，及其对后续工程影响程度客观地进行分析。同时，相关人员能够对基桩顶端的嵌固状况进行判断和研究。目前这种方法通常用于混凝土灌注桩以及预制桩这类基桩的完整性检测工作中，这类基桩都属于典型的刚性材料基桩，也是目前公路工程建设中常见的基桩类型。在该方法应用时，被检测基桩的顶端反射信号需要能够利用现代仪器进行识别。

声波反射技术在应用时一般都会使用到信号采集仪器、处理仪器、传感器、集成设备等。在信号采集和处理的过程中，相关仪器必须保障采集装置的模数转换器要控制在12bito以上，而信号数据的采集间隔要控制在10~50Ps之间，并且能够根据实际状况进行调整。在信号采集过程中，单通道的采样点数量要控制在1024点以上，所用放大器其增益要超过60dB，有着良好的线性度方面的优势，响应范围需要控制在5～5000Hz的范围内^[2]。基桩检测所用的传感器一般都是以压电式和磁电式速度传感器为主，并且所使用的传感器频响曲线需要覆盖整个测试信号的平台范围。在利用声波反射技术进行集装完整性检测时，所选择的加速度传感器，其电压灵敏度和电荷灵敏度都需要控制在100mv/g和20pc/g以上，安装谐振频率要控制在6000Hz以上。因为目前基桩类型存在明显的不同，要求相关人员根据检测最终目标和类型差异，选择在材料和质量方面存在差异的力棒、力锤，以此保障激振频率和能量能够满足检测工作的需求。

在正式开展声波反射检测工作前，需要相关人员全面搜集对应技术资料，并合理地配备激振设备、传感器、检测仪，并对整个系统运行状态进行检查。同时，在基桩的顶部需要下凿到全新的混凝土面，并且需要将测点和激振点利用打磨机进行磨平处理。相关人员要针对基桩的顶截面尺寸进行测量和记录，通常这类检测工作需要在成桩工作结束14天以后进行。

在检测基桩完整性时，是以时域曲线为主，并且要配合使用频率分析的方法，综合考量公路工程的建设状况以及岩土工程工程勘察资料，对是否存在质量缺陷进行判断。在针对混凝土灌注桩进行时域信号分析工作时，相关人员必须综合考量施工公路工程施工和岩土工程工程勘察资料，并针对直径扩大位置出现的二次同向反射，或者是因为截面急剧扩大恢复到原本直径位置上的一次同向反射正确进行区分，避免出现桩身完整性判断失误的问题。

随着现代建筑工程规模的持续扩张，部分基桩因为各地区的地质条件差异较为明显，在公路工程建设发展的过程中，部分基桩因为要克服地质方面的限制，长度明显增加，很有可能会超出声波反射的有效检测长度范围，意味着测试结果无法客观地反映基桩下部以及终端的实际状况。如果基桩截面存在多变现象，并且数值变化波动幅度较大，一旦基桩长度的推算数值和实际长度存在明显的差异，并且缺乏对应的资料进行验证，则需要使用其他的检测方法联合进行检测。

2.2声波透射应用

目前声波透射技术通常会在直径为800毫米以下的混凝土灌注桩完整性检测工作中使用，最常见的方法又分为跨孔透射和单孔折射两种方法。在声波透射技术应用期间，用于桩基完整性检测的设备分为信号放大器、数据采集以及处理储存装备、径向振动换能技能。在声波检测时，相关人员可以选择使用高压阶跃脉冲或者是矩形脉冲，电压的最大值要控制在1000V，并且能够适当地进行调整。同时，在声波透射技术应用期间所使用的接收放大、数据采集仪器和径向振动换能仪器都需要符合现有行业标准的要求。

在公路工程基桩完整性判断时，在声波传播过程中的声时、声速和平均值都需要按照已有对应的公式进行计算，并绘制出相应的波动曲线。如果实际测量的混凝土声速值与临界数值相比明显降低，则需要将这一区域视为存在缺陷的可疑区。一般看来，基公路基桩完整性检测中的声速临界值是2倍声速的标准差异及混凝土正常状况下声速平均值的差值。如果在检测过程中发现多个测点的声速数值明显降低，并且离散性较小，可以选择使用声速低限数值进行判断，换言之，如果实测的声速值与声速低限值相比下降十分明显，意味着该区域存在明显的质量异常。在波幅判断的过程中，波幅临界值通常都是以波幅的平均值作为基础减去6dB。如果实际数值与临界值相比明显降低，意味着该区域同样可能会存在各种质量缺陷。同时，相关人员需要以斜率法作为主要的辅助判断数据，如果在某个测量点附近出现PSD数值明显变化的现象，同样需要将该区域视为存在质量缺陷的可疑区域^[3]。如果在混凝土声波透射技术检测过程中，声速和波幅值均出现异常，并且该部位被判断存在质量缺陷，需要根据已有的要求针对混凝土缺陷存在的位置和影响程度合理地进行分析。在工程建设中的支承桩以及嵌言岩桩可以选择使用低应变反射法对于基桩的支撑状况进行分析。

总结

总而言之，基桩完整性对于整个工程的施工进度、施工质量和安全性都会产生明显的影响。但因为基桩整体施工过程较为隐蔽，在后续施工的过程中，对其完整性进行检测难度相对较大。传统的人工检测方法在成本投入、检测结果精度方面都存在一定的问题，而声波反射和透射两项技术可以在基桩施工完成之后，选择利用超声波对其传播的速度、波幅等全方位进行观察，以此判断是否存在质量问题。相关人员需要在科学选择声波反射和投射技术设备的基础上，并且完成相应的准备工作，并针对声时、声速和波幅变化等全方位进行判断，以此为基础发掘基桩存在的质量问题，提出针对性解决对策。

参考文献

[1]尹秀杰,杨万里,鲍琪祥.声波透射法与低应变反射法检测基桩完整性的比对研究与统计分析[J].公路交通科技(应用技术版),2018,14(03):280-282.

[2]顾明丽. 反射波法基桩施工质量检测及综合评估技术研究[D].吉林大学,2014.

[3]朱朝胜.基桩完整性的实用检测技术[J].城市建筑,2013(08):111-115+121.