本发明涉及土木工程桩基工程质量检测领域，尤其是涉及一种通过旁孔透射波法检测建筑物桩身质量的装置和方法。
背景技术：
桩基础作为一种深基础结构形式，在土木工程领域已得到了广泛应用。桩基础能够将上部结构的自重和承受的荷载传递到与桩基础所接触的稳定土层中去，因此很大程度的减小了基础的沉降及建筑物的不均匀沉降。桩基础具有承载力高、沉降量小、抗震能力强等优点，在一些地质条件复杂、土质松软、多地震的地区被大量应用，并已获得可观的效果。
桩基础按制作工艺可分为灌注桩和预制桩，其中灌注桩的使用是较为广泛的，如：桥梁、公路、铁路、高层建筑等工程。但是桩基在施工制作过程中，因施工技术、人员操作、外界条件及材料质量等因素的影响，极易出现断桩、扩颈、缩径、离析、夹泥、沉渣、空洞等缺陷，这些缺陷就是建筑物的潜在隐患，极大地影响了建筑物的质量，一旦缺陷处负荷不了上部结构的质量，就会造成建筑物坍塌，损失极为严重。因此，桩基检测就显得尤为重要，只有及时的检测出缺陷桩，采取有效防治措施，才能极大的提高建筑物质量。
旁孔透射波检测方法是一种桩基质量的无损检测方法，通过在桩顶面上用激振锤敲击产生机械波，沿着桩身以及土层进行传播，同时在桩旁边事先钻好的孔内利用传感器来接收透射波信号，
由此读取不同深度的波时并绘制时间-深度图，由图中首波斜率发生变化的位置来判断桩基的质量。
然而，旁孔透射波检测方法中机械波是由桩基传播到桩周土层后，通过桩周土层传送到传感器，其存在桩周土层中的传播路径。当桩周土层中的存在阻抗差别较大的不均匀分层时，例如存在软粘土层和坚硬岩层时，由于机械波在不同分层中的传播速度不同，在不同土层以及土层交界处，如图1所示，机械波在土层中的最短传播路径和时间是不同的，导致传感器检测到的首波时间与均匀土层中的首波时间不同，从而可能出现首波斜率拐点判断错误的情况，从而导致给出错误的桩身缺陷的信号。
技术实现要素：
本发明作为现有技术的改进，提出一种建筑物桩基质量的旁孔透射波检测方法，能够在桩周土层中存在不均匀土层时，也能够准确的检测出桩身缺陷。
作为本发明的一个方面，提供一种建筑物桩基检测装置，包括：激振锤，用于在桩基顶部生成机械波；钻孔机，其用于在桩基附近形成钻孔；检测管，其设置在钻孔中，管内注满清水，用于放置检波器；检波器，其用于在检测管内的不同深度接收激振锤在桩基顶部产生的机械波；分析仪，用于根据检波器的检测信号，确定桩基质量以及缺陷位置；差分信号产生柱，其长度与桩基相同，其与所述检测管的距离等于桩基与所述检测管的距离，所述检波器在检测管内的不同深度还接收激振锤在差分信号产生柱顶产生的机械波；所述分析仪根据所述检波器接收的桩基顶部产生的机械波信号的首波时间以及差分信号产生柱顶产生的机械波信号的首波时间的差分值，确定桩基质量以及缺陷位置。
优选的，所述钻孔距离所述桩基约1~2m。
优选的，所述检测管为PVC管。
优选的，所述机械波在差分信号产生柱的传播速度大于桩基的传播速度。
优选的，所述差分信号产生柱为钢筋。
优选的，所述桩基所在地面土层包括软粘土层和坚硬岩层。
优选的，所属检波器通过线缆能够以特定步长沿着所述检测管下放。
作为本发明的另外一个方面，提供上述建筑物桩基检测装置的桩基检测方法，包括如下步骤：（1）将检波器以特定步长沿着所述检测管放置到特定深度；（2）在检波器到达检测管的指定位置后：（2.1）通过激振锤在桩基顶部生成第一机械波；（2.2）通过检波器检测激振锤在桩基顶部生成的第一机械波信号；（2.3）通过激振锤在差分信号产生柱顶生成第二机械波；（2.4）通过检波器检测激振锤在差分信号产生柱顶生成的第二机械波信号；（2.6）分析仪记录步骤（2）中检波器的位置，步骤（2.2）以及（2.4）中的第一机械波信号以及第二机械波信号；（3）重复步骤（1）~（2）直到检波器到达检测管底部；（4）所述分析仪根据步骤（2.6）中记录的信息，确定桩基质量以及缺陷位置。
优选的，所述分析仪根据第二机械波信号，分别确定检波器在各个深度时第二机械波到达检波器的首波时间t1；将检波器各个深度接收到的第一机械波信号的时间t2，减去第二机械波到达检波器的首波时间t1，得到差分时间t；根据检波器的深度，差分时间t以及对应差分时间t的时间t2时检波器检测的第一机械波信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图中首波斜率拐点，确定桩基的质量状况。
优选的，如果差分时间-深度波形图中的首波斜率拐点等于桩基的深度，表示该桩基质量良好，不存在桩身缺陷；如果差分时间-深度波形图中的首波斜率拐点小于桩基的深度，则该首波斜率拐点对应的深度为存在桩身缺陷的位置。
附图说明
图1是现有技术旁孔透射波法存在不同土层时机械波的最短传播路径。
图2是本发明实施例岩土工程桩基质量检测系统的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
参见图1，现有技术中机械波到达传感器的传播路径包括，激振锤首波在桩基的传播路径L2以及在桩周土层中的传播路径L1。当桩周土层中的存在阻抗差别较大的不均匀分层1和分层2时，当机械波的径路仅包括分层1或者分层2时，其在土层中传播距离L3和L4相同，但是其速度不同；当机械波传感路径同时包括分层1或者分层2时，其传输距离L5以及传输时间与仅有单层土层的L3和L4都不同；此时，导致传感器检测到的首波时间与均匀土层中的首波时间不同，从而可能出现首波斜率拐点判断错误的情况，从而导致给出错误的桩身缺陷的信号。
本发明实施例的建筑物桩基检测装置，参见图2，包括：激振锤10，钻孔机（未示出），检测管20，检波器30，差分信号产生柱40以及分析仪50。
激振锤10可以是手锤和力棒，用于在桩基100顶部以及差分信号产生柱40顶部生成机械波。
钻孔机，用于在钻机附近形成钻孔，钻孔距离桩基1~2m，其中心线与桩基100的中心轴线平行。钻孔的深度比桩基的深度深2~3m。钻孔机形成钻孔后，将检测管20设置于钻孔中，然后填充钻孔与检测管20之间的间隙。
检测管20可以是PVC管，其上端开口，下端封闭，将其设置于钻孔中后，向管内注满清水，用于机械波信号的传播。
差分信号产生柱40，其长度与桩基100的长度相等，其与检测管20的距离等于桩基100与检测管20的距离。激振锤10可以在差分信号产生柱40顶部产生机械波，在差分信号产生柱40顶部产生的机械波通过土层到达检测管20的土层传播路径，与在桩基顶部产生的机械波通过土层到达检测管20的土层传播路径L1’和L1相等，其传播时间Ta’和Ta也相同。可以使用例如整根钢筋作为差分信号产生柱40的材料，使激振源10产生的应力波在差分信号产生柱40的传播速度大于在桩基100中的传播速度。
检波器30，其通过线缆能够以特定步长例如0.5m沿着检测管20下放，用于在检测管20内不同的深度依次接收桩基100顶部产生的第一机械波以及差分信号产生柱40产生的第二机械波。
分析仪50根据检波器30接收的桩基100顶部产生的第一机械波信号的首波时间以及差分信号产生柱40柱顶产生的第二机械波信号的首波时间的差分值，确定桩基质量以及缺陷位置。
本发明实施例的建筑物桩基检测装置的桩基检测方法，包括如下步骤：（1）将检波器30以特定步长沿着检测管20依次放置到特定深度；（2）在检波器30到达检测管20的指定位置后：（2.1）通过激振锤10在桩基100顶部生成第一机械波；（2.2）通过检波器30检测激振锤10在桩基100顶部生成的第一机械波信号；（2.3）通过激振锤10在差分信号产生柱40柱顶生成第二机械波；（2.4）通过检波器30检测激振锤10在差分信号产生柱40柱顶生成的第二机械波信号；（2.6）分析仪50记录步骤（2）中检波器的位置，步骤（2.2）以及（2.4）中的第一机械波信号以及第二机械波信号；（3）重复步骤（1）~（2）直到检波器30到达检测管20底部；（4）分析仪50根据步骤（2.6）中记录的信息，确定桩基质量以及缺陷位置。
具体的，分析仪50根据第二机械波信号，分别确定检波器20在各个深度时第二机械波到达检波器20的首波时间t1；将检波器20各个深度接收到的第一机械波信号的时间t2，减去第二机械波到达检波器20的首波时间t1，得到差分时间t；根据检波器20的深度，差分时间t以及对应差分时间t的时间t2时检波器20检测的第一机械波信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图中首波斜率拐点，确定桩基的质量状况。如果差分时间-深度波形图中的首波斜率拐点等于桩基的深度，表示该桩基100质量良好，不存在桩身缺陷；如果差分时间-深度波形图中的首波斜率拐点小于桩基100的深度，则该首波斜率拐点对应的深度为存在桩身缺陷的位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。