低应变反射波法和超声波透射法在工程实际中的探讨

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摘 要:桩基检测中低应变反射波法和超声波透射法都是有效检测方法,本文结合工程实例,阐述了低应变反射波法和超声波透射法的检测原理,对某些工程桩的超声波透射检测要根据实际工程情况辅以低应变反射波法检测, 可以避免误差, 提高检测的精确度。

关键词:超声波透射法;低应变反射波法;原理;结果分析;桩基检测

1 超声波透射法和低应变反射波法的检测原理

1.1 超声波透射法检测原理

在介质中质点的振动由近及远的传播称为声振动的传播或声波,其频率超过20kHz的称为超声波。和其它均匀介质不同,混凝土是非均质的弹粘塑性材料,对超声波的吸收、散射衰减较大。正常的混凝土,其超声传播速度、首波幅度和接收信号频率等声学参数无明显差异,若混凝土中存在缺陷,其声速、波幅和频率都会降低,通过分析比较可以判定桩身混凝土的完整性。

1.2 超声波透射法检测方法

超声检测过程及设备示意图

成孔之后灌注混凝土之前,在钢筋笼或孔壁上竖向平行安装3根或4根钢管作为声测管(每2根声测管构成一个检测面),检测时于声测管中注满清水作为耦合剂,将超声发射换能器和接收换能器分别置于两根声测管中,由超声检测仪发出一系列周期性超声脉冲,该脉冲穿过待测的桩身混凝土,由检测仪所接收。通过仪器中的测量系统测量出超声脉冲穿过混凝土所用的时间(据此推算混凝土的声速)、接收波首波幅值(或衰减值)和接收波频谱,存贮接收波波形。将反复测量到的桩身各测面上不同深度的这些数据进行处理和分析,即可对桩身各部位存在缺陷与否,以及缺陷的性质、大小作出综合判断,绘制声速、衰减速随深度变化曲线,给出桩身混凝土完整性类别。

1.3 低应变反射波法检测原理和方法

在桩顶用激振装置产生一应力波,该应力波沿桩身传播过程中,在桩身不连续界面(如蜂窝、离析、缩颈、夹泥、裂缝、接缝等)和桩底面将分别产生反射波,其反射波由安装在桩顶面的接收传感器接收,并由检测仪存贮。分析各反射波的到达时间、波幅和波形特征,以判断桩的完整性。

检测设备及检测过程示意

从上面两种检测桩身完整性的方法看,我们不难发现:低应变反射波法不但可以检测出桩的完整性,同时还可以检测出桩底与持力层的粘结情况,这点对对桩底持力层有要求的端承桩尤为重要。超声波透射法检测的只是在桩内预埋声测管范围内的桩身质量情况,不能判断不在声测管范围的桩底情况,这对 对桩底持力层有要求的端承桩来说是很不利的。

为了更准确的检测出一批桩的整体状况,为进一步的检测方法提供更准确的指导作用,结合实际工程经验及理论分析,笔者认为对于某些重要的桩尤其是那些在灰岩地区的嵌岩桩,在做完超声波以后,最好再用低应变检测仪检测一下,用低应变检测仪检测桩底的嵌岩情况。因为低应变反射波法检测简便、快速、高效,不会对检测工作量产生很大的影响。这样会大大提高检测的准确性,为接下来的进一步检测(抽芯法检测)提供更准确的指导作用。

下面是笔者最近刚刚遇到的一个有代表性的检测工程:

2 工程概况

某医院扩建楼基桩检测工程的基桩为灌注桩, 该工程基桩1#桩采用桩径为Φ1800的灌注桩,设计桩长为18.0m,单桩承载力特征值为18100kN,要求嵌岩0.5m以上,设计混凝土强度等级为C25。

工程委托方委托我站对1#桩进行超声波透射法检测桩身完整性,检测三个剖面的曲线如下(图1):

图1

从检测曲线判断,该桩单从超声波透射法检测来讲,整桩的桩身完整性基本完好,只是桩身1米多的地方有轻微缺陷,我们判为Ⅱ类桩。接下来我又对该桩进行了低应变反射波法检测,检测曲线如下(图2):

图2

从低应变反射波法检测曲线中,我们可以看到桩底有明显缺陷反射波,我们建议对此桩进行抽芯检测来进一步验证。抽出的芯样如下(图3):

1#桩桩底两孔综合判定有280mm沉渣,沉渣厚度不满足规范要求。

可见超声波检测法的检测结果由于它检测方法的局限性,不能检测出桩底情况。用超声波检测辅以低应变检测仪检测,使两检测方法互补,可以避免误差, 提高检测的精确度,是基桩无损检测的一种重要方法。

图3

3 结束语

就目前国内的技术状况及实际工程情况而言,笔者认为, 对于某些重要的桩尤其是那些在灰岩地区的嵌岩桩,在做完超声波以后,最好再辅以低应变检测仪检测复核桩底情况。这样会提高检测效果,更好地为工程质量把好关。超声透射法后再利用低应变反射波法简便、 快捷、高效的检测特点, 再辅以或钻芯法检测, 可以避免误差, 提高检测的精确度,是基桩无损检测的一种重要方法。