低应变法和声波透射法在桩基检测中的综合应用

刘祥君

摘 要：近年来，低应变法和声波透射法在桩基检测中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了超声波透射法在基桩检测中的运用，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就该课题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：低应变法；声波透射法；桩基检测；应用

1 前言

作为桩基检测中的一项重要方面，对低应变法和声波透射法的应用极为关键。该项课题的研究，将会更好地提升对低应变法和声波透射法的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化桩基检测工作的最终整体效果。

2 概述

随着国家经济和社会的发展，各种大型建筑都修建起来，由于场地的表层土质不足以承载拟建物，桩基工程是必不可少的组成部分。由于施工过程中施工质量，施工工艺，地质条件等因素的影响，桩身质量也受到影响。低应变反射波与声波透射是桩基检测中最常用的两种检测方法。对于桩身质量评价有重要作用。低应变反射波法是建立在波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆。在桩顶向下激发低能量的弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身内存在明显波阻抗差异界面（如桩底分界面、扩径、缩径、断裂、离析等），将产生反射波，经接收、放大、滤波和资料处理即得到来自桩身不同部位的反射信号。根据桩底信号，计算桩身应力反射波速，判断桩身完整性及其缺陷类型及部位。

3 超声波透射法在基桩检测中的运用方式

3.1 桩内单孔透射法检测

在某些时候可用检测通道的数量会受到限制，甚至有时只有一个通道可用于检测，如混凝土钻芯取样后需要检测孔道周围混凝土的质量，这时就可采用单孔检测法进行补充检测。在某个孔中放置换能器，两个换能器之间使用隔声材料进行分隔，发射换能器所发射出的超声波通过耦合水进入到孔壁混凝土表层，表层滑行一段后会经过耦合水到达两个换能转换器上，进而获得各项所需要的声学参数。采用这种方式进行基桩检测时需使用信号分析技术，以尽可能地排除管中的干扰，但若孔道内设置了钢制套管，则不能采用此种方法。

3.2 桩外孔透射法检测

当基桩内没有可用的换能器通道或者基桩结构已经开始施工时，可以在桩边的土层中进行钻孔，以此作为检测通道，同时可将功率较大的平面换能器放置在桩顶面处，并在桩外孔中由上而下将接收换能器缓慢放下，这时由上而下沿桩身传播的超声波会将穿透桩与孔之间的土层，通过孔中耦合水进入接收换能器，进而获得每个超声波测点的声学参数，而依据声学参数的变化就可初步判定基桩的质量。但这种方法受超声波能量的限制，可测的基桩长度不大，一般情况下只能进行缩颈、断桩、夹层等的判定。

3.3 桩内跨孔透射法检测

采用桩内跨孔透射法要预先在基桩内埋设声测管，待管内注满水后将接收和发射换能器分别安置在声测管中，检测时由发射换能器所发出的超声波经过两管之间的混凝土而到达接收换能器，超声波在两换能器之间扫过的面积就是实际有效的检测面积。另外依据现场条件的不同，可以采取多种测试方法来获取声学参数，根据各种声学参数的变化即可对混凝土质量进行判定。

4 低应变法和声波透射法在桩基质量检测中的应用

4.1 测试前的准备工作

（1）被检桩的混凝土龄期大于14d；（2）声测管内灌满清水，且保持畅通；（3）调查、收集待检工程及受检桩的相关技术资料和施工记录，比如桩的类型、尺寸、标高、施工工艺、地质状况、设计参数、桩身混凝土参数、施工过程及异常情况记录等信息；（4）声测管处理浇注混凝土前，一定要仔细绑扎声测管，保持声测不发生变形和弯曲，浇注后，用橡皮塞堵住管口，以保证没有杂物落入管内，维持管内通暢。检测前，将声测管灌满水（作为声波传播的介质）。（5）用钢卷尺测量桩顶面各声测管之间外壁净距离，作为相应的两声测管组成的检测剖面各测点测距，测试误差小于1%；（6）换能器以及声波仪将换能器缓慢平稳地放入声测管内，并通过定滑轮将若干个换能器控制在同一标高，其累计相对高差不应大于20mm，并随时校正。并通过数据线将声波检测计数据仪、换能器电缆线和声波仪三者连接在一起。

4.2 数据采集

对于声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。

4.3 数据分析处理与判定

（1）声速分析：声波的声速在桩基质量检测中数值较为稳定，这主要是因为声速的大小与介质的密度相关性大。由于桩基施工中采用相同的配合比来生产混凝土，所以桩基的整体密度相差不大。采用声速变化来对混凝土质量进行评价就不十分贴切，可以作为参考指标使用。

（2）波幅分析：当桩的内部出现缺陷（离析、疏松、夹泥等），声波因穿过缺陷区，产生各种折射、反射以及绕行，不仅会导致波速下降，也会导致接收信号的波幅（波能量）下降。因此，声波波幅也是判断混凝土质量的重要因素。波幅判断依据：用波幅平均值减6dB作为波幅临界值，若实测波幅低于波幅临界值，其作为混凝土缺陷可疑区域，即：

[AP=Am]-6

[Am]=[i=1nAin]

其中，AP是波幅临界值（dB）；Am是波幅平均值（dB）；Am是第i个测点相对波幅值（dB）。

（3）主频判据。声波经过混凝土之后会发生一系列的折射和反射作用，所以声波在到达接收器之后所接受到的主频会发生一定程度的漂移造成主频产生衰减，通过实测主频发生衰减的程度就能够对混凝土的质量做出较为准确的评价。通过声波透射法检测获得的主频的衰减程度越大，就表明该位置处的桩基混凝土质量越差。同波幅分析相类似，主频数据的在一定程度上会受到检测设备系统工作状态的影响，还会受到检测的桩长和声波耦合情况的影响。主频的变化也呈现正态分布的特征。另外主频数据的获取没有声速获取数据稳定，跟波幅数据分析对病害的反映相对较弱，在实际的桩基质量检测中主频数据变化只是作为波幅数据分析之外的一种辅助判断措施。

5 结束语

综上所述，加强对低应变法和声波透射法在桩基检测中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的桩基检测工作过程中，应该加强对低应变法和声波透射法关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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