上海同丰工程咨询有限公司 200444
摘要：文章首先对低应变法与声波透射法进行简要介绍，在此基础上对桩基检测中低应变法与声波透射法的综合应用效果进行论述。期望通过本文的研究能够对桩基检测结果准确性的提升有所帮助。
关键词：桩基检测；低应变法；声波透射法
1低应变法与声波透射法简介
1.1低应变法
这是一种利用波动理论对桩身存在的缺陷问题进行判断的方法，其突出的特点是测试过程操作简便、成果的可靠性较高、成本低。数据采集是低应变法的重要组成部分，该过程中涵盖了多种学科，如物理学、信号学、计算机、数学等等。数据采集的主要目的是对反射波信号进行收集和分析，可借助相关的仪器设备完成。随着低应变法在桩基检测中的推广应用，使得相关的仪器设备得到快速发展，性能日趋完善，通过软件可实现数据的记录与处理，不但可以减轻工作量，而且还能提高工作效率。低应变法检测中使用的仪器设备主要有激振系统、测量系统和数据分析系统，其中激振系统能够激发桩顶振动，测量系统能够对振动能进行转换，数据分析系统是处理软件，可对相关数据进行处理，进而生成反射波曲线图表等。
应用低应变法对桩基进行检测的过程中，需要重点对如下事项加以注意：
1.利用低应变法对桩基进行检测的过程中，应先对桩顶进行处理，将积水、杂物清除干净，并使桩顶露出坚实的混凝土。在低应变检测中，现场数据的采集主要通过传感器来完成，在对传感器进行安装时，应当对布设点进行打磨，从而露出光滑的表面，这样可以粘结更加牢固。同时对传感器进行安放时，要确保耦合质量，由此能够避免对信号质量造成影响。在粘结剂的选择上，应以黄油或凡士林为主，需要特别注意的是，无论采用何种粘结剂，用量都不宜过多，如果粘结剂过多，会对反射波信号的采集造成影响，从而降低检测结果的准确性。
2.对激振点进行布设时，应选择适宜的地方，尽可能远离外露钢筋的区域，这样能够避免激振时产生干扰信号。
3.对桩基进行检测前，应当了解桩基的参数，据此对力棒进行选择。激振力的作用方向应当尽可能保持竖直，且激振能量要适当，在可以看到桩底反射的前提下，激振能量应越小越好，这样能够减少桩基周围介质对波形造成的干扰。
4.在对桩基进行现场检测的过程中，要尽可能将所有的干扰源全部排除，确保可以按照采集到的反射波形判断数据采集质量。应结合桩径的大小，对检测点进行布设，并尽量使各个检测点保持对称，同时各检测点记录的有效波形应当不少于3个。
5.如果布设在同一个区域内的不同检测点的信号存在较为严重偏差时，可 适当增设点位，并对导致偏差的原因进行分析，若是因为桩基顶部的质量缺陷引起的，则必须及时进行处理。
1.2声波透射法
声波透射法归属于无损检测技术的范畴，其特点是灵活性强、方便快捷、成本低、技术含量高。超声检测仪是一种技术先进的仪器设备，通过它可对桩基进行连续检测，除便于携带之外，其稳定性较高，由此使该仪器成为声波透射法中较为常用的检测仪器。利用声波透射法对桩基进行检测的过程中，声测管是核心部件，其能够为发射和接收探头提供通道，鉴于此，声测管的埋设质量会直接影响检测结果的准确性。相关研究结果表明，声波的传播过程会受到声测管的影响，为使这种影响降至最低，应当对声测管进行优选。目前，常用的声测管有以下几种：钢管、螺纹管和塑料管。在桩基检测中，声测管的埋设数量，决定检测面的个数，两者之间成正比例关系，即声测管的用量越多，检测面就越多，此时的检测精度也就越高，但随着声测管数量的增加，检测成本也会相应增大。如果减少声测管的数量，可以使检测成本降低，但检测结果的准确性也会受到一定程度的影响。因此，我国现行规范中，对声测管的埋设数量给出明确的规定：当被检测桩基的桩径在800mm以下时，声测管的数量为2个，桩径在800-2000mm之间，声测管的数量应当大于等于3个，桩径超过2000mm时，声测管的数量应当大于等于4个。
2桩基检测中低应变法与声波透射法的综合应用效果
为便于本文研究，以钻孔灌注桩工程的质量检测实例为依托，对低应变法与声波投射法的综合应用进行分析。
2.1桩基质量问题的成因
钻孔灌注桩是桩基础施工中较为常用的一种形式，主要的钻孔方式有两种，一种是机械钻孔，另一种是人工挖孔，成孔后，将钢筋笼下放至孔内，然后灌注预先制备好的混凝土，待混凝土凝固之后，便可形成桩基。在钻孔灌注桩施工中，孔底除存在大量的泥土之外，还有一定的地下水，由此导致混凝土需要在泥水中进行灌注，从而增大了混凝土质量的控制难度。同时，无论是机械钻孔灌注还是人力挖孔灌注，施工过程都比较复杂，而且工序也比较多，每道工序及细节的质量，都可能影响到成桩后桩基的承载力，会引起桩基质量问题。
2.2低应变法与声波透射法综合应用的必要性
由低应变法的理论可知，该方法在对桩基进行检测时，需要被检测的桩基满足一维弹性杆件的假设，然而，在实际工程中，部分桩基的嵌岩段相对较长，还有一些桩基与基岩之间的衔接过于紧密，在这种情况下，理论的假设将无法成立。同时，如果桩身周围的岩土层阻尼过大，桩身的缺陷反射信号可能会被削弱，严重时则会被抵消，这样一来，会导致检测结果的准确性降低。声波透射法仅能对单桩的各个检测剖面进行单独评价，若是被检测桩基中有多个检测剖面，并且同个截面内桩身的完成性存在差异时，声波透射法将很难对桩基的整体质量进行有效评价。不仅如此，在应用声波透射法对桩基进行检测的过程中，声测管的埋设质量容易对检测结果的准确性造成影响，当桩径较大时，无法保证埋设的声测管相互平行，从而增大桩身质量的判定难度。通过上述分析可知，若是在桩基检测中，只采用低应变法或是声波透射法，都很难达到理想的效果。鉴于此，笔者认为，可将这两种检测方法结合到一起应用，这样除能够解决单独一种检测方法的局限性问题之外，还能对检测结果进行互相验证，从而提高桩基质量判断的准确性。
2.3综合检测分析
2.3.1桩基所在地的地质概况。由工程地质调查资料可知，待检测桩基所在区域内的地层结构为杂填土、粉质砂土、全风化泥质粉砂岩。本次检测的桩基数量为12根。
图1 2#桩低应变波形
2.3.2检测设备。在本工程中，低应变法的检测设备选用的是国外某公司研发的桩身完整性检测仪；声波透射法的检测设备选用的是国内某知名公司自主研发的跨孔超声检测仪。被检测钻孔灌注桩的桩长为45m，桩身混凝土的强度等级为C40，全部待检桩基的混凝土龄期均符合规范要求。
2.3.3检测过程及结果分析。由桩基检测结果可知，本次检测中，桩基的整体质量较好，但2#桩却存在一定的问题。图1为2#桩的低应变波形。
2#桩的底部围岩为泥质砂岩，它的波阻抗与桩身混凝土的波阻抗极为接近，由此导致桩底的反射并不十分明显。虽然从整体上看，波形比较规整，但激振之后，应力波在7m左右的位置处呈现出波形反相，波速随之降低，据此可以推测出该位置的混凝土可能存在离析问题。通常情况下，很多砂土层当中都有含水层，当桩基建设在这样的土层当中时，含水层会对桩基下部混凝土的强度造成影响，从而导致桩身上部与下部混凝土的强度出现一定的差异，在这一前提下，也会引起相对离析的问题。为对桩基的缺陷成因进行准确判断，决定采用声波透射法对2#桩基进行检测。在该桩基中共埋设3根声测管，分别对三个剖面进行检测，由检测结果可知，在被检测的三个剖面上，5-9m深度处的接收波形出现严重的缺失现象，并且有若干个采样点没有明显的波形产生。由此可以推断，该深度位置处的混凝土质量较差，有离析的现象。按照声速值判别方法，可以获得声速与声时波形曲线，如图2和图3所示。
2和图3中可以清楚的看出，声速与声时的波形曲线成反比例相关，2#桩基混凝土的声速临界值在2500m/s左右，而在桩基5-9m的位置处，声速值降为1200m/s；在声时曲线当中，临界值为280，桩基5-9m的位置处，声时值超过500。综上可以断定，桩基5-9m的位置处存在离析，且混凝土的密实度严重不足。由声波透射法的检测原理可以，当声波从存在缺陷的混凝土当中穿过时，声能会出现明显的衰减现象，波幅的反应也会变得更加敏感。
通过声时、声速及波幅判定，2#桩基的缺陷问题进行定量分析，结合低应变波形数据，能够准确推断出2#桩基在5-9m的位置处存在混凝土离析的问题。为对判定结果进行验证，在该位置处进行取芯，结果显示，混凝土的密实度存在严重的不足。经过查找原因发现，2#桩基所在位置处的地下水位相对较高，由此增大混凝土的灌注难度，进而引起离析。据此对该桩基进行压浆处理，随后重新进行检测，原本存在缺陷位置处的波形显示正常。
结论
综上所述，在桩基检测中，低应变法和声波透射法都有各自的优点，也存在一定的不足之处，在某些工程中，若是用其中一种方法对桩基进行检测，可能无法达到预期的效果。因此，可将两种方法综合使用，弥补单一方法的局限性，对检测结果进行互相验证，提高判断结果的准确性。
参考文献
[1]梁丙辰.建筑施工中低应变法和声波透射法在桩基完整性检测中的综合应用研究.门窗，2016（10）：84-86.
[2]朱梅林.声波透射法在山区高速公路桩基检测中的应用[J].低碳世界，2017（6）：104-105.
[3]朱静.桥梁桩基础检测中对于声波透射法的技术应用探究[J].建材与装饰，2016（10）：127-129.
[4]李民.声波透射法在桥梁桩基检测中的应用[J].中国新技术新产品，2015（10）：40-43.
[5]陈显云.声波透射法在桩基检测中的应用[J].黑龙江交通科技，2015（6）：71-74.
[6]冷峰.声波透射法在桩基检测中的原理及其应用[J].安徽建筑，2015（8）：158-160.
论文作者:张振宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/5
标签：桩基论文; 声波论文; 混凝土论文; 波形论文; 声速论文; 质量论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;