浅谈低应变法桩身完整性检测 在大直径桩中对声波透射法的补充

马 壮

（哈尔滨市建筑工程研究设计院， 黑龙江 哈尔滨 150080）

0 前言

随着我国基本建设的快速发展，桩基础被广泛的应用在建筑、桥梁、港口等建设中，在各种类型桩基础的形式中,以混凝土灌注桩的使用最为广泛,特别是大直径桩基本上都采用混凝土灌注桩。目前，我国对混凝土灌注桩桩身完整性检测的方法主要有声波透射法、低应变法、高应变法和钻芯法。其中以声波透射法和低应变法应用最为广泛。声波透射法它能够直观、可靠地反应基桩的密实度,准确判定缺陷的性质和位置；低应变法对大直径钻孔灌注桩的检测有一定的局限性,可能带来检测的不准确。本文结合工程案例,利用声波透射法和低应变法的检测数据对比和互补分析，使检测结果更为准确。

1 声波透射法基本原理及方法

1.1 声波透射法基本原理

声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性；当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。

1.2 声波透射法检测方法

事先在检测桩内预埋若干根声测管，作为声波发射与接收换能器的检测通道。检测时声测管中应注满清水作耦合剂。检查声测管畅通情况，换能器应能在声测管全程范围内正常升降。发射与接收声波换能器应通过深度标志分别置于检测面的声测管中。声波发射与接收换能器应从桩底向上同步提升，仪器记录声波在声测管组成的混凝土测面内传播的声学特征。根据声测线的声时、声速、波幅、主频、实测波形等指标进行综合判定。检测中可根据发射、接收换能器的不同位置,分为平测、交叉斜测和扇形扫测三种测量方式。

2 低应变法基本原理及方法

2.1 低应变法基本原理

低应变法是以一维线弹性杆件模型为理论基础，采用瞬态冲击方式，通过实测桩顶加速度或速度响应时域曲线，籍一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性。当在桩顶施加一瞬时动力冲击后, 使桩中产生应力波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断裂或离析、夹泥等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射波，利用

特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。通过对反射信息进行分析计算，来判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。

2.2 声波透射法检测方法

受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本等同。应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，露出坚硬的混凝土表面。安装传感器，用力锤或力棒进行竖向激振。

3 工程案例分析

某桥梁工程基础采用泥浆护壁钻孔灌注桩，1-1 号桩设计桩径1200mm，设计桩长28m，混凝土强度C30，预埋3 根声测管。分别采用声波透射法和低应变法对该桩进行桩身完整性检测。

低应变法检测曲线图如图1 所示，声波透射法检测波列图如图2 所示。通过声波透射法检测波列图可以看出，该1-1 号桩各声测剖面每个测点的声速、波幅均大于临界值，

波形正常，属于Ⅰ类桩；通过低应变法检测曲线图可以看出，该1-1 号桩桩端反射较明显，在距桩顶6.3m 处有轻微缩径现象，混凝土波速处于正常范围，属于Ⅱ类桩。同一根桩用两种方法判别桩身完整性出现两种结果，分析原因可能是该桩在6.3m 处有缺陷，埋设声测管的时候可能比较靠近桩中心，对轻微的缩径现象检测不是很明显。

图1 低应变法检测曲线图

图2 声波透射法检测波列图

4 结论

声波透射法和低应变法检测混凝土灌注桩桩身完整性有各自的优缺点。声波透射法的优点在于不受桩长、桩径限制，预埋声测管范围内都可以检测，缺点在于小于0.6m的桩不宜采用该方法进行检测，需要预埋声测管造价比较高、费时和费力，声测管范围外的部分无法进行检测；低应变法的优点在于操作简单方便、检测成本低、检测速度快和可随机抽取，缺点在于对超长桩和大直径桩的检测有一定局限性，当出现多处缺陷时缺陷类型很难判别，信号分析受影响因素比较多。通过对两种检测方法的对比分析和工程案例分析可知，它们都具有各自的优点和检测盲区，在以后的工程检测中，特别的大直径超长桩应尽可能的同时用两种以上的方法进行检测，相互对比分析。避免出现漏判、错判的事情发生。保证混凝土桩身完整性检测结果的准确性。

[1]《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014 中国建筑工业出版社 2014 .

[2]《基桩质量检测技术》 中国建筑工业出版社 2003.

[3]《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01-2004 人民交通出版社2004.