超声波透射法与低应变反射波法在桩基检测中的一致性研究

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【摘要】文章通过工程实例，分析了超声波透射法和低应变反射波法在桩基检测中的一致性，以期作为参考。

【关键词】超声波透射法;低应变反射波法;桩基检测;一致性

随着工程建设事业的蓬勃发展，铁路、公路、港口码头及城市建设得到了迅速发展。桥梁、塔架、重型构筑物、堤坝、高层建筑及海上采油平台以及核电站等工程大量采用桩基础，桩基础己经成为了一种应用最广泛的基础形式。但基础质量的好坏直接关系到主体结构的质量安全，但因其属于地下或者水下隐蔽工程，施工的质量较难控制，因此对桩基的质量进行检测就变得非常必要。

一、超声波透射法与低应变反射波法概述

（一）超声波投射法

超声波透射法是指在混凝土灌注桩中预埋声测管，并在声测管之间发射、接收高频超声波信号，通过检测超声波在混凝土介质中传播的时间、PSD、频率和波幅等声学参数，与标准值进行比较，并需要工程检测人员的一定经验，来判定桩身完整性以及缺陷类型、位置、严重程度等的检测方法。

（二）低应变反射波法

低应变方法目前主要采用的是反射波法，反射波法源于应力波理论，基本原理是利用手锤（或力棒）在桩头施加一小冲击扰动，激发一应力波沿桩身传播，应力波在沿桩身传播过程中，当遇到桩身存在明显波阻抗界面（如桩底断桩、严重离析等）或桩身截面变化（如缩径、扩径）时，应力波就会发生反射，利用安装在桩顶的加速度计或者速度计接收由初始信号和由桩身缺陷或者桩底产生的反射信号组合的时程曲线（或成为波形），通过对带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录做出对桩的完整性的判断。

这两种方法不但在理论上存在一致性，在实际工程施工检测方面也均具有巨大优势。设备易于运输、检测手段较为成熟、效率高且成本低等都是超声波透射法与低应变反射波法的特点。

二、检测实例

（一）工程案例

在某桥梁工程中，由于施工地区的岩石风化现象较为严重，并且桥梁施工地点大多位于跨河道位置。因此在开始施工之前，需要对桥梁基桩进行检测，以确定基桩的性能是否满足桥梁工程的实际需求。为了避免缺陷的错检以及漏检，有效提高检测结果的可靠性。我们选取在建桥梁的7根具有代表性的基桩进行检测，主要采用低应变反射波法和超声波透射法两种方法进行检测。并且通过对检测结果的分析和比较，研究低应变反射波法和超声波透射法在进行桥梁基桩完整性检测中是否具有一致性？

该7根基桩均为摩擦灌注桩，采用旋挖机钻孔，基桩编号按照检测顺序依次编号1，2，3w w 7，桩长（桩初依次为17.0 m （1200mm） ，39.5 m （1800mm）、

40.0 m （1200mm）、32.5 m （1800mm） ，24.0m（1500mm） ，32.8m （1500mm） ，32.5m （1800mm）。

（二）检测结果

1.采用超声波透射法对上述7根基桩进行实地检测之后，检测结果如下：

1号桩，各剖面声速、波幅均大于临界值，波形正常，桩身完整性良好，缺陷数为0;2号桩，各剖面声速、波幅均大于临界值，波形正常，桩身完整性良好，缺陷为0;3号桩，AB，BC剖面在12.25m处声速、波幅值明显低于临界值，其他剖面物理参数均在正常范围内，波形基本正常，缺陷为2;4号桩，BC，BD，CD，AC 4个剖面波幅值在14.6 m处明显小于临界值，9.0m处PSD值异常，21.7m处AC剖面声速值偏低。初判为14.6 m处有夹泥，9.0 m处混凝土离析，21.7 m处有小泥团或小气泡，缺陷为3;5号桩，AB，BC剖面在1.75 m处的声速、波幅值明显低于临界值，波形异常，各剖面在22.4 m处波形异常，初判为均存在少量夹泥，缺陷为2;6号桩，各剖面声速、波幅、波形在10.7m处异常，初判为夹泥;AB，AC两个剖面在桩底处声速值低于临界值，而BC剖面在桩底处的声速值异常升高，初判为声测管倾斜，缺陷为2;7号桩，6个剖面中5个剖面的声速、波幅曲线在桩身17.3-17.6 m处均异常，初判为夹泥，在29.0 m处各个剖面异常，初判为夹泥。缺陷为2。

2.低应变反射波法检测结果

采用低应变反射波法对上述7根基桩进行实地检测之后，检测结果如下：

1号桩，1.4m处有明显缩颈信号，混凝土波速偏低，有明显信号，缺陷数量为0;2号桩， 无缺陷反射波，混凝土波速处于正常范围，无明显反射信号，缺陷数为0;3号桩，8.7m处有明显缩颈信号，混凝土波速处于正常范围，无明显反射信号，缺陷数为1;4号桩，14.6m、21.7m处有缩颈信号，混凝土波速处于正常范围。有微弱反射信号，缺陷数为2;5号桩，2.8m处有轻微缩颈信号，混凝土波速处于正常范围，无明显反射信号，缺陷数量为1;6号桩，10.7m处有轻微缩颈信号，混凝土波速处于正常范围，无明显反射信号，缺陷数为1;7号桩，17.5m处有明显缩颈信号，混凝土波速处于正常范围，无明显反射信号，缺陷数为1。

（三）结论分析

1.理论一致性分析

通过对上述7根桥梁基桩采用低应变反射波法和超声波透射法进行实地检测之后，其检测结果显示，二者在进行检测时理论上具备了一致性，具体表现如下：第一，两者都属于半直接法。在现场原型的基础上进行试验，依靠比较成熟的理论，通过测试手段，同时结合规范规定的理论界限并依靠工程人员的经验判定，加以综合分析最终确定桩基础是否出现质量问题的半经验方法。超声波透射法与低应变反射波法均是依靠某些物理参数的波动变化来判定桩身完整性。引起物理参数的变化原因很多，例如桩身夹泥、离析、断桩以及接桩等缺陷，均会引起波动曲线的变化，因此如果仅从所测的曲线结合规范来进行测判，两种检测方法均很容易造成误判或者漏判;第二，在理论基础中均依附于动测理论。超声波透射法与低应变反射波法研究的都是由于质点运动而引起的机械波，本质上均属于采用动力参数法研究质点由于外界因素的扰动而改变本来的运动状态的方法。

2.实例检测结果一致性分析

经过综合评定：第一，1，2号桩属于I类桩，I类桩的工程性质良好。对于1号桩，若单独采用低应变反射波法，则可能将工程性质良好的大头桩误测为缺陷桩，但两种方法联合使用可以避免误测;第二，3号桩属于II类桩，该桩的检测结果表明，这两种方法的一致性并不是十分良好，有可能出现检测出的缺陷并不重合的现象，也从侧面说明了两种方法联合使用的必要性;第三，4， 5号桩属于III类桩，其中4号桩有3个缺陷，5号桩有2个缺陷，但低应变反射波法仅检测出了4号桩的2个缺陷与5号桩的1个缺陷，其一致性并不明显;第四，6， 7号桩属于IV类桩，对于6号桩，低应变反射波法对于超声波透射法检测的10.7 m的严重缺陷反射信号不明显，对于7号桩两种方法都检测出了浅部缺陷，体现了一定的一致性。

综上所述，虽然超声波透射法与低应变反射波法各自拥有优缺点以及检测的盲区，但是这两种方法无论从动测理论和实测结果上看，均具有一致性。但是目前来看，低应变反射波检测结果并不理想。因此，在实际工程中，应以超声波透射法为主、以低应变反射波法为辅，进行桩基完整性检测，可以确保工程质量。

【参考文献】

[1]吴波.超声波透射法检测灌注桩桩身质量研究[D].上海同济大学，2008

[2]张宏，鲍树峰，马哗.大直径超长桩桩身缺陷的超声波透射法检测研究[J].公路，2007 （03）

[3]武汉中科智创岩土技术有限公司.基桩动测技术指南[R].中国科学院武汉岩土力学分院，2008