灌注桩成桩质量通常存在两方面问题：一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩径、扩径、混凝土离析及桩顶混凝密实性较差等；二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注桩混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。桩基础施工质量的检验，随着长、大桩径及高承载力桩基础的迅速增加，传统的静压桩试验已很难实施，小应变因受较多的条件的限制，检验效果也有限，超声脉冲检验法却较好地解决了这个问题。
1 基本原理
超声脉冲法的基本原理如下。
①低频超声波在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时和声程的变化，判别和计算缺陷的大小；
②超声波在缺陷界面上产生散射，根据抵达接收探头时能量显著衰竭的现象判断缺陷的存在及大小；
③超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰竭的程度不同，接收频率明显降低，或接收波频谱与反射波频谱产生的差异，也可判别内部缺陷；
④超声波在缺陷处的波形转换和叠加，造成接收波波形畸变的现象判别缺陷。 以上原理可单独使用，也可综合运用。
2 基本检测方法
超声脉冲检验法是在检测混凝土缺陷技术的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声发射和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上的混凝土质量。
钻孔灌注桩超声脉冲检测法的基本原理与超声测缺和测强技术基本相同。但由于桩深埋土内，而检测只能在地面进行，因此又有其特殊性。
为使超声脉冲能横穿各不同深度的横截面，必须使超声探头深入桩体内部，为此，须事先预埋声测管，以此作为探头进入桩内的通道。根据声测管埋置的不同情况，可以有3种检测方法：单孔检测、双孔检测、桩外检测。其中双孔检测是桩基超声脉冲检测的基本形式，其他2种方式在检测和结果分析上都比较困难，只能作为特殊情况下的补救措施。
预埋声测管应符合下列规定：桩径
3 主要检测设备
目前常用的检测装置有2种：一种是用一般超声检测仪和发射及接收探头所组成。探头在声测管内的移动由人工操作，数据读出后再输入计算机处理。这套装置与一般超声检测装
置通用，但检测速度慢、效率较低。另一种是全自动智能化测桩专用的检测装置。它由超声发射及接收装置、探头自动升降装置、测量控制装置、数据处理计算机系统等4大部分组成。 在桩基超声脉冲检测系统中，换能器在声测管内用水耦合，因此换能器必须是水密式的径向发射和接收换能器。常用的换能器一般是圆管式或增压式密型换能器，其共振频率宜为25kHz~50kHz，长度宜为20cm ，换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为5kHz~50 kHz。换能器的水密性应满足在1MPa 水压下不漏水。
发射换能器的长、频带及水密性能与接收换能器的要求相同。
声波检测仪器的技术性能应符合下列规定：接收放大系统的频带宽度宜为5kHz~50kHz，增益应＞100dB ，并应带有0~60dB（或80dB ）的衰减器，其分辨率应为1dB ，衰减器的误差应＜1dB ，其档间误差应＜1%。
发射系统应输出250V~1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。
显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围应＞2000us ，计时精度应＞1us 。
4 判断桩内缺陷的基本物理量
在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量有以下4个：
①声时值；
②波幅（或衰减）；
③接收信号的频率变化；
④接收波形的畸变。
在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减）、接收频率及波形畸变位置等。然后，可绘成“声时—深度曲线”、“波幅—深度曲线”及“接收频率变化率—深度曲线”等，以供分析使用。
5 桩身混凝土综合判定
相对于其他判据来说声速的测试值是最稳定的，可靠性也最高，而且测试值是有明确物理意义的量，与混凝土强度有一定的相关性，是进行综合判定的主要参数，波幅的测试值是一个相对比较量，本身没有明确的物理意义，其测试值受许多非缺陷因素的影响，测试值没有声速稳定，但它对桩身混凝土缺陷很敏感，是进行综合判定的另一个重要参数。
综合分析往往贯彻于检测过程的始终，因为检测过程中本身就包含了综合分析的内容（例如对平测普查结果进行综合分析找出异常测点进行细测），而不是说在现场检测完成后才进行综合分析。综合判定可按以下步骤进行。
①采用平测法对桩的各检测剖面进行全面普查。
②对各检测剖面的测试结果进行综合分析确定异常测点。
③对各剖面的异常测点进行细测（加密测试）。
a.采用加密平测和交叉斜测等方法验证平测普查对异常点的判断并确定桩身缺陷在该剖面的范围和投影边界。
b.细测的主要目的是确定缺陷的边界，在加密平测和交叉斜测时，在缺陷的边界处，波幅较为敏感，会发生突变；声速和接收波形也会发生变化，应注意综合运用这些指标。 ④综合各个检测剖面细测的结果推断桩身缺陷的范围和程度。
a.缺陷范围的推断
考察各剖面是否存在同一高程的缺陷，如果不存在同一高程的缺陷，则该缺陷在桩身横截面的分布范围不大，该缺陷的纵向尺寸将由缺陷在该剖面的投影的纵向尺寸确定。如果存在同一高程的缺陷，则依据该缺陷在各个检测剖面的投影，大致推断该缺陷的纵向尺寸和在桩身横截面上的位置和范围。
对桩身缺陷几何范围的推断是判定桩身完整性类别的一个重要依据，也是声波透射法检测混凝土灌注桩完整性的优点。
b.缺陷程度的推断
对缺陷程度的推断主要依据以下4个方面。
(ⅰ)缺陷处实测声速与正常混凝土声速（或平均声速）的偏离程度；
(ⅱ)缺陷处实测波幅与同一剖面内正常混凝土波幅（或平均波幅）的偏离程度； (ⅲ)缺陷处的实测波形与正常混凝土测点处实测波形相比的畸变程度；
(ⅳ)缺陷处PSD 判据的突变程度。
⑤在对缺陷的几何范围和程度做出推断后，对桩身完整性类别的判定可按规范描述的各种类别桩的特征进行，但还需综合考察下列因素：桩的承载机理（摩擦型或端承型），桩的设计荷载要求，受荷状况（抗压、抗拔、抗水平力等），基础类型（单桩承台或群桩承台），缺陷出现的部位（桩上部、中部还是桩底）等等。
6 超声脉冲法检测混凝土灌注桩工程实例
综合分析与评价（参见1号桩检测结果图）。
①该桩的3个检测剖面v （z ）、A （z ）曲线各测点测值离散性不大，可用概率法进行声速临界值的计算，用概率法计算声速临界值后无异常点出现，波幅也无异常点。
②3个检测剖面测点声速平均值在4.25km/s~4.60km/s，最小值4.25km/s均在混凝土声速的正常取值范围内。
③实测波形首波陡峭，后续波波幅大。
④实测波形主频为35kHz~37kHz（换能器主频为45 kHz ），主频漂移量不大，且该漂移量较稳定。
综合以上特征，该桩桩身完整性等级判定为Ⅰ类。
7 结束语
超声脉冲法检测灌注桩的完整性，相对于钻芯法、高低应变法检测全面、细致，可进行全桩长的各个横截面检测，信息量大，结果准确可靠。但在工程实际应用中，还存在自身的缺点，主要是对桩身缺陷的几何分布是依据对异常区域细测（加密平测和交叉斜测）后做出的大致推断，可能与实际情况有偏差：桩身缺陷在桩身的纵向分布范围依据加密平测或交叉斜测的临界测线（缺陷边缘的测线）比较准确地确定；但桩身缺陷在桩横截面上的分布是依据缺陷在各检测剖面上的投影的横向尺寸进行粗略推断的，其可靠性比缺陷纵向范围的推断要低。
灌注桩成桩质量通常存在两方面问题：一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩径、扩径、混凝土离析及桩顶混凝密实性较差等；二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注桩混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。桩基础施工质量的检验，随着长、大桩径及高承载力桩基础的迅速增加，传统的静压桩试验已很难实施，小应变因受较多的条件的限制，检验效果也有限，超声脉冲检验法却较好地解决了这个问题。
1 基本原理
超声脉冲法的基本原理如下。
①低频超声波在混凝土中遇到缺陷时的绕射现象，按声时和声程的变化，判别和计算缺陷的大小；
②超声波在缺陷界面上产生散射，根据抵达接收探头时能量显著衰竭的现象判断缺陷的存在及大小；
③超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰竭的程度不同，接收频率明显降低，或接收波频谱与反射波频谱产生的差异，也可判别内部缺陷；
④超声波在缺陷处的波形转换和叠加，造成接收波波形畸变的现象判别缺陷。 以上原理可单独使用，也可综合运用。
2 基本检测方法
超声脉冲检验法是在检测混凝土缺陷技术的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声发射和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上的混凝土质量。
钻孔灌注桩超声脉冲检测法的基本原理与超声测缺和测强技术基本相同。但由于桩深埋土内，而检测只能在地面进行，因此又有其特殊性。
为使超声脉冲能横穿各不同深度的横截面，必须使超声探头深入桩体内部，为此，须事先预埋声测管，以此作为探头进入桩内的通道。根据声测管埋置的不同情况，可以有3种检测方法：单孔检测、双孔检测、桩外检测。其中双孔检测是桩基超声脉冲检测的基本形式，其他2种方式在检测和结果分析上都比较困难，只能作为特殊情况下的补救措施。
预埋声测管应符合下列规定：桩径
3 主要检测设备
目前常用的检测装置有2种：一种是用一般超声检测仪和发射及接收探头所组成。探头在声测管内的移动由人工操作，数据读出后再输入计算机处理。这套装置与一般超声检测装
置通用，但检测速度慢、效率较低。另一种是全自动智能化测桩专用的检测装置。它由超声发射及接收装置、探头自动升降装置、测量控制装置、数据处理计算机系统等4大部分组成。 在桩基超声脉冲检测系统中，换能器在声测管内用水耦合，因此换能器必须是水密式的径向发射和接收换能器。常用的换能器一般是圆管式或增压式密型换能器，其共振频率宜为25kHz~50kHz，长度宜为20cm ，换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为5kHz~50 kHz。换能器的水密性应满足在1MPa 水压下不漏水。
发射换能器的长、频带及水密性能与接收换能器的要求相同。
声波检测仪器的技术性能应符合下列规定：接收放大系统的频带宽度宜为5kHz~50kHz，增益应＞100dB ，并应带有0~60dB（或80dB ）的衰减器，其分辨率应为1dB ，衰减器的误差应＜1dB ，其档间误差应＜1%。
发射系统应输出250V~1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。
显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围应＞2000us ，计时精度应＞1us 。
4 判断桩内缺陷的基本物理量
在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量有以下4个：
①声时值；
②波幅（或衰减）；
③接收信号的频率变化；
④接收波形的畸变。
在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减）、接收频率及波形畸变位置等。然后，可绘成“声时—深度曲线”、“波幅—深度曲线”及“接收频率变化率—深度曲线”等，以供分析使用。
5 桩身混凝土综合判定
相对于其他判据来说声速的测试值是最稳定的，可靠性也最高，而且测试值是有明确物理意义的量，与混凝土强度有一定的相关性，是进行综合判定的主要参数，波幅的测试值是一个相对比较量，本身没有明确的物理意义，其测试值受许多非缺陷因素的影响，测试值没有声速稳定，但它对桩身混凝土缺陷很敏感，是进行综合判定的另一个重要参数。
综合分析往往贯彻于检测过程的始终，因为检测过程中本身就包含了综合分析的内容（例如对平测普查结果进行综合分析找出异常测点进行细测），而不是说在现场检测完成后才进行综合分析。综合判定可按以下步骤进行。
①采用平测法对桩的各检测剖面进行全面普查。
②对各检测剖面的测试结果进行综合分析确定异常测点。
③对各剖面的异常测点进行细测（加密测试）。
a.采用加密平测和交叉斜测等方法验证平测普查对异常点的判断并确定桩身缺陷在该剖面的范围和投影边界。
b.细测的主要目的是确定缺陷的边界，在加密平测和交叉斜测时，在缺陷的边界处，波幅较为敏感，会发生突变；声速和接收波形也会发生变化，应注意综合运用这些指标。 ④综合各个检测剖面细测的结果推断桩身缺陷的范围和程度。
a.缺陷范围的推断
考察各剖面是否存在同一高程的缺陷，如果不存在同一高程的缺陷，则该缺陷在桩身横截面的分布范围不大，该缺陷的纵向尺寸将由缺陷在该剖面的投影的纵向尺寸确定。如果存在同一高程的缺陷，则依据该缺陷在各个检测剖面的投影，大致推断该缺陷的纵向尺寸和在桩身横截面上的位置和范围。
对桩身缺陷几何范围的推断是判定桩身完整性类别的一个重要依据，也是声波透射法检测混凝土灌注桩完整性的优点。
b.缺陷程度的推断
对缺陷程度的推断主要依据以下4个方面。
(ⅰ)缺陷处实测声速与正常混凝土声速（或平均声速）的偏离程度；
(ⅱ)缺陷处实测波幅与同一剖面内正常混凝土波幅（或平均波幅）的偏离程度； (ⅲ)缺陷处的实测波形与正常混凝土测点处实测波形相比的畸变程度；
(ⅳ)缺陷处PSD 判据的突变程度。
⑤在对缺陷的几何范围和程度做出推断后，对桩身完整性类别的判定可按规范描述的各种类别桩的特征进行，但还需综合考察下列因素：桩的承载机理（摩擦型或端承型），桩的设计荷载要求，受荷状况（抗压、抗拔、抗水平力等），基础类型（单桩承台或群桩承台），缺陷出现的部位（桩上部、中部还是桩底）等等。
6 超声脉冲法检测混凝土灌注桩工程实例
综合分析与评价（参见1号桩检测结果图）。
①该桩的3个检测剖面v （z ）、A （z ）曲线各测点测值离散性不大，可用概率法进行声速临界值的计算，用概率法计算声速临界值后无异常点出现，波幅也无异常点。
②3个检测剖面测点声速平均值在4.25km/s~4.60km/s，最小值4.25km/s均在混凝土声速的正常取值范围内。
③实测波形首波陡峭，后续波波幅大。
④实测波形主频为35kHz~37kHz（换能器主频为45 kHz ），主频漂移量不大，且该漂移量较稳定。
综合以上特征，该桩桩身完整性等级判定为Ⅰ类。
7 结束语
超声脉冲法检测灌注桩的完整性，相对于钻芯法、高低应变法检测全面、细致，可进行全桩长的各个横截面检测，信息量大，结果准确可靠。但在工程实际应用中，还存在自身的缺点，主要是对桩身缺陷的几何分布是依据对异常区域细测（加密平测和交叉斜测）后做出的大致推断，可能与实际情况有偏差：桩身缺陷在桩身的纵向分布范围依据加密平测或交叉斜测的临界测线（缺陷边缘的测线）比较准确地确定；但桩身缺陷在桩横截面上的分布是依据缺陷在各检测剖面上的投影的横向尺寸进行粗略推断的，其可靠性比缺陷纵向范围的推断要低。