图表见文章底部
目前检测桩基内部结构的方法较多，如利用动能、光、声、电、热、磁和放射法等技术。比较常见的方法有低应变动力测试、探地雷达测试、钻芯法、超声波透射法等。各种方法都有其优、缺点。
（1）低应变动力测试速度快、成本低。但该方法在测试大桩径或超长桩时，其数据不准确，且桩的浅层缺陷容易屏蔽深层缺陷。
（2）探地雷达测试精度较高，成果较为直观。但该方法测试易受外界电磁信号干扰，且在遇到金属界面和富水区域时，其信号容易被屏蔽，且成本较高。
（3）钻芯法是检测桩基内部结构应用最古老，技术最成熟，最直观的方法。但该方法检测速度慢、成本高，对桩基会造成一定的物理破坏，只能进行少量抽测。现在，超声波透射法已经能够成熟地应用于桩基检测领域。在工程中，较为重要的大直径桩基，多会预埋声测管进行超声波透射法检测。但超声波透射法所得波速为剖面间介质平均纵波速度，因而它虽然能测得缺陷，但其分辨率并不高。现用超声波透射法结合CT层析成像技术，能够得出剖面间介质实际纵波速度。因而，该技术具有高准确率和高分辨率的特点，并且能直观地展示检测成果，其应用意义较大。这种用超声波透射法结合CT层析成像技术的方法，即为超声波CT技术。
1 方法技术与原理
1．1 超声波透射原理
（1）超声波是一种频率超过20 kHz的机械波。它在介质中传播时，遇到不同介质，将发生波的反射、折射、绕射、衰减等现象。相应地，传播时的振幅、波形、频率也会发生变化。若在一个有限的、均质的，且各向同性的介质中传播时，超声波的传播速度与介质的某些性质则有如下关系：变化，分析判断介质的内部结构。用超声法来检测桩基的内部结构，主要是基于混凝土的强度，其强度越高，超声波的波速就越快。因此，当超声波在桩基中传播遇到软弱层、缺陷或不密实区域时，产生绕射或直接穿过低速介质时，其声时值偏大，波幅和频率降低。根据此特点，即可判定出桩基的内部情况。
1．2 CT层析成像技术
CT层析成像技术是近年发展起来的一门应用交叉学科，涉及数学、物理、计算机、工程与材料等许多学科，有着广泛的应用价值。采用层析成像技术，可以在不损伤“检测对象”内部结构的情况下，根据从“检测对象”用检测设备获得的投影数据，通过射线追踪和反演的迭代运算，求得测试区域的波速场，并生成二维、三维图像，以呈现出测试对象内部的几何形态和物理特性。层析成像检测技术具有信息量丰富，准确可靠，手段多样化，费用相对较低、速度较快的特点，缺陷评估更直观。超声波CT技术其基本原理是：超声波透射数据采集进行一发多收的扇形法数据采集，具有Ⅳ个发射点，每个发射点都有 个接收数据，形成孔间射线网络（其发射、接收如图1所示）。将孔间剖面划分成N X M个网格，这样便有了足够的CT层析成像数据。成像主要计算步骤为：
（1）网格划分，建立初始波速模型 。
（2）计算理论走时与实际观测值的残差△￡。
（3）建立并求解大型稀疏超定或亚定方程：A△ V = At式中A为N X M 阶Jacobi矩阵；AV为 维曼度（速度的倒数）修正列向量；At为Ⅳ维走时观测值与理论计算值之差。
（4）在计算出△ 后，对初始波速模型进行修正，重新代人上述步骤（2）～步骤（4）步，直至实测走时与理论走时之差小于预先给定的一个正数，即可成像输出最终结果。从而可直观地了解介质的波速分布，借以解决介质内部质量问题。
2 超声波CT测试
2．1 仪器设备
作者使用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSMSY5数字智能声波检测仪，主要包括超声波的发生、传递、信号自动采集、放大、声时测量、数据存盘、自动计算波速和实时图形显示等功能，采用40 kHz的单发单收柱状径向换能器（该频率换发能器检测混凝土介质具有较好的效果）。
2．2 数据处理软件
CT层析成像使用软件为WYS2005工程物探信息系统。该软件系统功能较为完善，可以对超声波透射资料进行处理与管理。该软件对超声波透射数据进行二维、三维反演处理，所得结果能较好地反映工程实际情况。
2．3 测试过程
被检测介质一般为由多种材料组成的非均质介质，会存在如孔隙、水、空气等，所以超声波在介质中传播会有较大衰减。采用低频换能器和加大发射信号功率，均能增大检测距离。在实际应用中，应根据需要适当选择。换能器应与介质有良好的声耦合。如在混凝土二平行面检测，则需对测点位置进打磨和表面除尘处理，以保证其表面平整度，明确超声波的传播路径，常用黄油、凡士林等材料作为耦合剂。如在平行孔中检测，则需在检测孔中注满清水，以保证换能器与被检测介质耦合良好（超声波透射法测试示意图见下页图2）。～ 14．4 m段进行介绍）。通过现场测试得到声时与声速值，通过数据对比，声速异常段波速值见表1。
2．4 CT层析成像根据超声波透射所采集到的数据，应用WYS 2005层析成像，可以得到成果图（见下页图3、图4）（选取2剖面 3剖面、3剖面～4剖面）。
2．5 超声波CT测试成果分析从检测数据表1可知，该被检测桩在1剖面～3剖面、2剖面～3剖面、3剖面～4剖面的14．0 m～ 14．4 m段，波速值明显偏低。从测试成果图3、图4可知，2剖面～3剖面在测深14．0 m～14．4 m、测距1 100 m～1 920 mm段（近三号声测管段），3剖面～4剖面在测深14．0 m～14．4 m、测距0 mill～500 mill段（近三号声测管段），为色谱异常区域。从以上分析可知，该桩在14．0 m～14．4 m段，近三号声测管混凝土离析（横截面见下页图5），该段混凝土强度比正常段低约20％ 。以上测试结果与后期该桩基取芯验证结果一致。
3 结论
超声波CT技术在实际应用中，效率高，成本较低。从以上的实例可以看出，其测试结果具有高分辨率、高确率的特点。因此，该方法在检测桩基内部结构方面有很好的实际应用价值，该方法在基础建设中，定能发挥重要的作用。
参考文献：
[1] 刘金伟．超声波速评价新、老混凝土粘结质量的试验研究[J]．汕头大学学报，2002，1（，1）：2．
[2] 周明华．对混凝土非破损检测方法的应用述评[J]．施工技术，2002，1（4）：34．
[3] 徐国孝．高强混凝土强度非破损检测现状[J]．浙江建筑，2002，1（3）：53．
[4] 杨威，李浩军．混凝土强度测试新方法研究与试验[J]．工程力学，2001，1（3）：101．
[5] 吴世法．近代成像技术与图像处理[M]．北京：国防工业出版社，1997．
[6] 陈凡，徐天平．桩基质量检测技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．
[7] 陈凡，卢铁鹰．建筑工程质量检测工作指南[M]．北京：中国计量出版社，2006．
[8] 中国机械工程学会无损检测分会编．超声波检测[M]．北京：机械工业出版社，2004．
[9] 张冶森，邱平．超声波在混凝土质量检测中的应用[M]．北京：化学工业出版社，2006．
[10]董清华．混凝土超声波、声波检测的某些进展[J]．混凝土，2o05，1（11）：24．
