低应变法和声波透射法在桩基完整性检测中的应用

低应变法和声波透射法在桩基完整性检测中的应用

林焕艳

佛山市三水区建筑工程质量检测站  广东省佛山市  528100

摘要：目前，国内普遍采用的是声波透射法和低应变法两种方法，但由于场地条件、桩长、桩径等因素的影响，对二者的优缺点存在较大分歧。在实际施工过程中，要注意对比这两种检测方法的使用状况，并对检测结果进行分析，为选择合适的检测手段提供数据支撑。文中对低应变法、声波透射法进行了详细的论述，并结合两者进行了联合研究，以期能更好地开展桩基础检测工作，从而达到更好的效果。

关键词：桩基检测；低应变法；声波透射法

引言

桩基工程属于隐蔽工程，施工工序繁琐，施工难度大，技术要求高，易受场地地质及施工人员、机械作业等因素的影响，其施工质量对其上部结构的稳定性及结构的安全起着至关重要的作用。所以，在桩基施工过程中，必须对其进行全面检查，以消除施工中存在的安全隐患，确保桩基工程的质量。声波透射法、低应变法、钻芯法是目前比较常用的检测方法。

1.低应变法和声波透射法应用的原理

1.1.声波透射法的工作原理

桩基施工中，声波透射法是利用声波的透射原理对声测管之间的混凝土介质状况进行检测，分析混凝土缺陷的位置、范围和程度。从这一点可以看出，声波透射法的检测过程就是一种波的传播原理的运用过程，即在检测桩的检测过程中，通过人工方式发出一道超声波脉冲，该脉冲穿过桩体内的空隙，在传输和绕射的同时，还会以波形的形式出现，通过对这些波形的分析，可以判断出混凝土的完整性以及缺陷的性质、位置、范围和缺陷的程度。

1.2.低应变法在桩基检测工作中应用分析

低应变法以一维波方程为基础，假定待测桩自身为一维弹性杆，随后激励桩身整体产生应力波，应力波遇障碍改变即为桩基损伤界面，通常应力波在传递过程中会透过、反射，使新粒子产生振动，并由桩身顶部的传感结构产生反射波，由反射波传递至桩顶，并由桩身上的传感结构产生相应的反射波，并由反射波的传递及特定的波形推断出缺陷的埋深，进而由特定的振幅、相位值等参量推断出异常的种类，从而实现桩基缺陷的识别。低应变法的数据采集并不是一件容易的事情，它牵涉到物理、计算机、信号学、数学等多个学科，还需要综合多个学科的知识，使用检测设备对回波信号进行收集与分析，其中激振系统、检测系统、数据处理系统等组成。桩基础检测中所使用的激励体系，主要有两种，一种是瞬时激励，一种是用锤子或手锤敲击，一种是用来稳定激励，一种是用来测量低应变的。锤子的材质越柔软，重量越大，承受的载荷就越长。

2.低应变法和声波透射法检测操作要点

2.1.低应变法检测操作要点

一是在进行低应变试验之前，必须对待测桩结构顶面进行预处理，保证桩身表面清洁、整齐。如有浮泥、杂质，应立即清除。在激振工作和安装换能器之前，必须对激振部位和安装部位进行清洗。为防止激振效果受到影响，应避免将激振点设在钢筋外露部位。另外，检测人员应将激励点设在桩身中心，并在距桩身中心半径2/3处安装传感器，并垂直向下施加激励。传感器的安装位置要与桩身的长轴保持一致，可以使用黄油作为粘结剂，同时要对粘结剂的用量进行科学的调节，避免因用量过大而影响检测结果的准确性。

二是采集桩的结构参数，根据实际情况选取相应类型的力杆，以获得宽脉和窄脉冲。激发能量要合适，并在明显的底部反射出现之前进行控制，以保证桩基周围的介质不会对波形产生严重的干扰。通过对激励位置和传感器安装位置的灵活调节，改变激励能量和激励频率，实现对桩基结构浅部和深层质量的检测。

三是降低干扰源影响，结合反射波形简单判断检测数据的真实性及准确性。结合桩径情况，设置多个检测点位，各点位检测波形应保持3个以上。必要情况下，还可实时多次检测，确保检测数据充足，数据处理准确。

四是做好信号分析，判断信号能否准确呈现出桩结构性能。当同一区域不同检测点信号存在显著差异或同一桩结构多次检测数据存在显著差异时，应适当增加检测点数量，分析问题出现的原因。若桩顶存在质量问题，则应采取针对性方法进行处理。激振力变化能呈现在反射曲线中，可通过多次采集激振反射波的方法实施加权平均，以降低干扰信息的影响。但对于初始相位不同的反射波而言，增加采集次数将导致干扰信息被掩盖，所以在检测信号分析过程中，应结合实际情况做出科学调整。

2.2.声波透射法检测操作要点

一是声波法探测时，探头必须同步抬升，以保持声测线的平衡。如果进行水平测量，必须保证探头的抬升高度一致。为了防止这种情况发生，在进行探测前，必须对声测管口标高和测线深度进行检查，并定期进行测深精度检查，防止探头抬升高度不一致。

二是由于水是声传播的媒介之一，所以在使用声波透射法时，必须保证管道内的水分处于充满状态。在检测过程中，如果发现管道内有漏水、腐蚀等现象，或者管道中含有大量的杂质，都会影响到探头信息的获取。为了避免这种情况发生，应在检测前准备阶段和上升阶段对声测管内水含量进行判断。当信号出现异常时，需要进行多次检测，提高了检测的准确性。

三是通常情况下，测点数量与检测效率、检测误差成反比。以RSM-SY8声波仪为例，该声波仪检测间距可缩短至10mm，但也能获取精度极高的数据。检测间距越小，对探头上升速度、探头信号发射及接收稳定性、设备性能的要求就更为严格，工作量也随之增加。检测时需根据具体要求灵活调整检测间距，避免间距过大导致检测结果受到影响。

3.低应变法和声波透射法综合应用

在桩结构检测工作实施阶段，低应变法和声波透射法均具有优势及不足。声波透射法可准确探测出深部病害，对超长桩有很好的适应性，数据准确直观，不受桩顶浮浆等的影响，但声波透射法无法探测桩底沉渣，需埋设声测管，整体流程相对复杂，检测成本更高，且声测管在施工过程中易出现偏斜、堵管、内瘪等问题，导致数据失真。低应变法轻便快捷，在桩基质量检测中承担着普查重任，可探测整根桩基的波形图像，还可评估桩底持力层，探测横向裂缝病害，但低应变法无法探测竖裂缝病害，难以探测超长桩中深部缺陷，特别是对于长径比在30以上的桩基，难以显现其深部缺陷。

实际应用时可将这两项技术组合，使二者的优势得以互补。例如，针对直径大且桩体长的桩结构，可在检测过程中安装声测管，做好后续保护工作，准确掌握病害信息。在中短桩基检测中，针对声测管堵塞、检测结果出现异常或需实施桩底沉渣检测的情况，可借助低应变法实施重复检测，以掌握桩结构的完整性。针对直径小且桩体短的桩结构，在检测过程中可选择部分结构安装声测管，应用声波透射法实施检测，再将低应变法作为主要检测技术，进行桩基质量普查，判断是否存在横向裂缝病害。因此，将低应变法和声波透射法相结合，可从宏观角度及微观角度实现对桩结构质量更加精准的评价。

4.结束语

综上所述，桩基工程的施工质量直接影响到工程的整体质量和服役年限。低应变法与声波法因其独特的优点而得到了广泛的应用。低应变法与声波法的优劣性有很大的区别，在实际工作中应根据实际情况灵活选用。为了提升低应变法和声透射法的使用水平，在检测时，必须清楚地了解检验的要点，保证检验环节的规范性，对检验中存在的各种问题进行及时的处理，保证检验结果的准确性，为以后的建设工作做好准备。鉴于低应变法与声透射法的检测原理有很大差异，两种方法各有优缺点，因此，在实际应用中，必须针对具体的桩基础，选用相应的测试手段，才能有效地提高检测的精度。

参考文献

[1]钟勇飞.低应变法和声波透射法在桩基完整性检测中的应用[J].工程技术研究,2023,8(18):81-83.

[2]薛小剑.低应变法和声波透射法在桩基检测中的综合应用研究[J].福建建材,2023,(04):14-17+26.

[3]王飞.低应变法和声波透射法在桩基检测中的综合应用研究[J].江苏建材,2018,(02):27-29.