摘要：桩基础作为一项隐蔽性工程，其工程质量直接影响到其上部主体的稳定和结构的安全，对桩基础质量进行检测是有效排除安全隐患的重要保障。文章在分析了低应变法、声波透射法原理及特点的基础上，通过实践工程案例的应用得出结论，提出低应变法与声波透射法综合应用于桩基完整性的检测分析，能够提高对桩基缺陷的判别效果，增强检测的科学性和可信度。
关键词：低应变法；声波透射法；桩基检测；综合应用
引言
桩基工程是一项容易受到外部因素影响的工程。一旦在施工过程中受到影响，就会对其质量造成严重损害。当施工现场的地质环境相对复杂时，混凝土灌注桩很容易造成孔底沉渣等不利现象。同时，如果施工过程中没有完善的操作规范或操作规范的实施不够严格，也会造成一系列重大隐患，如断桩、离析等现象，对整个工程的质量造成很大的损害。因此，如果桩基工程中的缺陷不能及时发现和解决，将对整个建筑造成巨大的安全隐患，对人身安全构成巨大威胁。
1声波透射法检测
1.1声波透射法原理
声波透射法检测就是利用波的传播理论。当混凝土桩存在缺陷时，混凝土就不再是一个均匀的整体，缺陷面就形成了一个阻抗面，应力波在阻抗面会产生反射和折射，波速和波幅也会发生相应的变化。而声波透射法就是利用这一原理，在声测管中向混凝土发射超声波，超声波在经过缺陷时，产生了绕射和散射，仪器接收到这些缺陷信息，将其与完整的信息参数作对比分析，就可以了解到混凝土内部的质量状况。
1.2声波透射法判定依据
通过声时、波幅、接收到的波频率和波形以及分析后的ＰＳＤ判据对桩基缺陷进行判断。
（1）声时是超声波由换能器发出，穿过混凝土后接收器接收到超声波的时间。如果混凝土质量没有缺陷，当声测管距离不变时，仪器接收到的声时应当没有太大变化；如果桩基存在断桩、离析、空洞等缺陷时，超声波到阻抗界面时会产生反射、透射和绕射，声波传播时间就会延长。仪器经过分析数据生成“声时－深度”图，就可以更加直观了解到检测剖面的情况了。
（2）波幅也是判定桩基是否存在缺陷的一个重要数据。混凝土的密实度会影响声波波幅，桩身越密实，波幅越大；越松散，波幅越小。声波通过缺陷形成的阻抗面时发生反射和散射，能量被大大削弱了。在声波透射法中，我们以首波的波幅来判断桩身是否存在缺陷。
（3）接收到的波频率和波形也是我们判定桩身是否存在缺陷的依据，不同频率的超声波在混凝土中传播的衰减量不同，混凝土内部质量越差，超声波衰减越大，接收到的频率越低。首波的第一个周期计算衰减的频率比较准确。由于有各种各样的缺陷界面，声波经过缺陷面会产生反射和折射，这些杂乱无章的声波互相叠加后形成新的波形，因此，接收到新的波形也可以判断缺陷。
（4）ＰＳＤ判据。由于工程多数是在野外施工，受种种条件的约束，灌注桩的均匀性往往较差。超声波检测得到的各项参数离散性较大，声测管间距也存在变化。因此，其他参数使用概率法容易造成误判。ＰＳＤ判据可以有效克服该缺点，准确地分辨出缺陷。ＰＳＤ判据利用“声时－深度”曲线相邻两点的时间差和两点连线的斜率的乘积作为判据，再结合其他参数情况来判定波形是否异常。这样能够消除声测管偏差及桩身均匀性不足等因素对检测的影响，有效地对缺陷进行判断。
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2低应变法
2.1低应变法原理
低应变法是将桩身假设为一维弹性杆。检测前先将桩顶的软弱层凿除，然后根据桩径大小设置传感器的位置。检测时锤击桩顶形成应力波，应力波在桩身中向下传播，当应力波遇到缺陷面时，由于波阻抗发生变化，入射波发生透射、反射、散射，传感器接收到这些波形，通过对这些波形的分析，由反射波声时可以推断出桩长和缺陷深度；由反射波的正反向、波幅大小可以判断缺陷的类型。低应变法的理论基础实际就是一维弹性杆件的弹性波传播理论。
2.2现场检测低应变的注意事项
（1）首先应当对桩基进行必要的处理，先凿除桩顶软弱层，使桩露出密实的混凝土面，根据桩径的大小对桩基的传感器进行布点，布点位要打磨光滑，这样才能使传感器有效粘结，也方便激振信号。
（2）激振时，传感器和激振方向都要尽量满足竖直向下，传感器与桩身要耦合好，粘结剂通常选用黄油。粘结剂要求剂量适中，剂量过少容易造成传感器不稳；剂量过多，传感器接收到的数据质量会变差。锤击桩顶时，应当尽量避开钢筋区域，防止钢筋产生干扰信号。
（3）应当根据桩径、桩长的不同，选择相适应的材质和质量的力棒，这样才能获得适合分析的低频的宽脉冲或高频的窄脉冲。用适当的能量竖直向下激振，使反射波形可以看到明显的桩底信号。激振能量不应过大，能量过大会使桩周介质产生位移，干扰反射波形。还可以根据现场检测情况来变换传感器和激振位置，用不同的力棒敲击来检测桩基的深部和浅部缺陷情况。
（4）在检测现场应当对收集到的信号进行预判，如果不能得到预判结果，应当根据现场情况对该检测点多次采集，若同一测点经过多次检测收集到的信号不一致或同一根桩不同检测点信号不一致时，应当适当增加检测点。分析造成数据不一致的原因，如果桩顶有质量问题，应当对桩进行必要的处理后再次检测。
3两种检测方法综合分析
从检测原理分析看，低应变法针对的是桩基的完整性检测，通常是将激振点设置于桩中心，检测时，将传感器固定于距桩中心半径2/3处。低应变法检测是通过桩身阻抗变化情况来定性判断桩身是否在缺陷，以及缺陷的程度。对于存有缺陷的桩基缺陷方位、类型或缺陷范围大小则难以判断。此外，低应变法检测的结果常常受到检测技术人员的技术水平、桩长、桩径和场地条件的影响。低应变法测试简便，成本较低，检测的结果可靠，但受到外界因素的干扰较大，当被检测的桩基存在多个缺陷时难以有效判别。声波透射法检测细致准确，受桩径、桩长和场地等因素影响较小，但声波透射法只能定性确定完整性，难以定量，且需要预埋声测管，检测程序较为繁琐，成本也较高。此外，在实际检测时，由于相关保护措施不到位，容易造成声测管堵塞或倾斜，这些都极易造成检测数据值变异或不完整。基于低应变法与声波透射法的上述特点，单一采取某种检测方法在桩基检测过程中都会存在一定的局限性，无法全面反映被检测桩基的实际情况。因此，在桩基完整性检测时可选择两种检测方法综合应用，发挥各自的优点。例如，对于直径大、桩身长的桩基应100%预埋声测管，做好声测管的保护措施，防止堵塞或倾斜。对于少数声测管堵塞或声波穿透检测出现异常情况时，选择低应变法进行复测，从而综合判断桩基完整性及等级。而对于直径小、桩身短的灌桩，可选择部分预埋声测管，以低应变法检测为主。低应变法与声波透射法综合应用能够从整体角度和细节角度对桩基工程质量进行评价。
结语
目前，我国建筑业正处于快速发展时期，各种建设项目正在陆续开展，建筑物的质量和安全越来越受到重视，而作为建筑质量的重要保证，桩基本身的质量和安全自然受到关注。因此，在桩基质量检测中，越来越多的科学检测方法被采用，如低应变完整性检测和声波检测，这对我国建筑行业具有重要意义。
参考文献：
[1]段文旭.低应变法和声波透射法在桩基检测中综合应用研究[D].成都理工大学，2014.
[2]丁恒轩．低应变反射波法基桩质量检测理论与应用[D]．南京：南京理工大学，2012．
[3]王树栋，郑亚宏，舒森，等．低应变法在桩基浅部缺陷检测中的应用[J]．路基工程，2011（1）：146－149
论文作者:陈远翔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/24
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