低應變法和聲波透射法在樁基檢測中的綜合應用

劉祥君

摘 要：近年來，低應變法和聲波透射法在樁基檢測中的應用問題得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了超聲波透射法在基樁檢測中的運用，并結合相關實踐經驗，分別從多個角度與方面就該課題展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關工作的實踐。

關鍵詞：低應變法；聲波透射法；樁基檢測；應用

1 前言

作為樁基檢測中的一項重要方面，對低應變法和聲波透射法的應用極為關鍵。該項課題的研究，將會更好地提升對低應變法和聲波透射法的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優化樁基檢測工作的最終整體效果。

2 概述

隨著國家經濟和社會的發展，各種大型建筑都修建起來，由于場地的表層土質不足以承載擬建物，樁基工程是必不可少的組成部分。由于施工過程中施工質量，施工工藝，地質條件等因素的影響，樁身質量也受到影響。低應變反射波與聲波透射是樁基檢測中最常用的兩種檢測方法。對于樁身質量評價有重要作用。低應變反射波法是建立在波動理論基礎上，將樁假設為一維彈性連續桿。在樁頂向下激發低能量的彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身內存在明顯波阻抗差異界面（如樁底分界面、擴徑、縮徑、斷裂、離析等），將產生反射波，經接收、放大、濾波和資料處理即得到來自樁身不同部位的反射信號。根據樁底信號，計算樁身應力反射波速，判斷樁身完整性及其缺陷類型及部位。

3 超聲波透射法在基樁檢測中的運用方式

3.1 樁內單孔透射法檢測

在某些時候可用檢測通道的數量會受到限制，甚至有時只有一個通道可用于檢測，如混凝土鉆芯取樣后需要檢測孔道周圍混凝土的質量，這時就可采用單孔檢測法進行補充檢測。在某個孔中放置換能器，兩個換能器之間使用隔聲材料進行分隔，發射換能器所發射出的超聲波通過耦合水進入到孔壁混凝土表層，表層滑行一段后會經過耦合水到達兩個換能轉換器上，進而獲得各項所需要的聲學參數。采用這種方式進行基樁檢測時需使用信號分析技術，以盡可能地排除管中的干擾，但若孔道內設置了鋼制套管，則不能采用此種方法。

3.2 樁外孔透射法檢測

當基樁內沒有可用的換能器通道或者基樁結構已經開始施工時，可以在樁邊的土層中進行鉆孔，以此作為檢測通道，同時可將功率較大的平面換能器放置在樁頂面處，并在樁外孔中由上而下將接收換能器緩慢放下，這時由上而下沿樁身傳播的超聲波會將穿透樁與孔之間的土層，通過孔中耦合水進入接收換能器，進而獲得每個超聲波測點的聲學參數，而依據聲學參數的變化就可初步判定基樁的質量。但這種方法受超聲波能量的限制，可測的基樁長度不大，一般情況下只能進行縮頸、斷樁、夾層等的判定。

3.3 樁內跨孔透射法檢測

采用樁內跨孔透射法要預先在基樁內埋設聲測管，待管內注滿水后將接收和發射換能器分別安置在聲測管中，檢測時由發射換能器所發出的超聲波經過兩管之間的混凝土而到達接收換能器，超聲波在兩換能器之間掃過的面積就是實際有效的檢測面積。另外依據現場條件的不同，可以采取多種測試方法來獲取聲學參數，根據各種聲學參數的變化即可對混凝土質量進行判定。

4 低應變法和聲波透射法在樁基質量檢測中的應用

4.1 測試前的準備工作

（1）被檢樁的混凝土齡期大于14d；（2）聲測管內灌滿清水，且保持暢通；（3）調查、收集待檢工程及受檢樁的相關技術資料和施工記錄，比如樁的類型、尺寸、標高、施工工藝、地質狀況、設計參數、樁身混凝土參數、施工過程及異常情況記錄等信息；（4）聲測管處理澆注混凝土前，一定要仔細綁扎聲測管，保持聲測不發生變形和彎曲，澆注后，用橡皮塞堵住管口，以保證沒有雜物落入管內，維持管內通暢。檢測前，將聲測管灌滿水（作為聲波傳播的介質）。（5）用鋼卷尺測量樁頂面各聲測管之間外壁凈距離，作為相應的兩聲測管組成的檢測剖面各測點測距，測試誤差小于1%；（6）換能器以及聲波儀將換能器緩慢平穩地放入聲測管內，并通過定滑輪將若干個換能器控制在同一標高，其累計相對高差不應大于20mm，并隨時校正。并通過數據線將聲波檢測計數據儀、換能器電纜線和聲波儀三者連接在一起。

4.2 數據采集

對于聲時值和波幅值出現異常的部位，應采用水平加密、等差同步或扇形掃測等方法進行細測，結合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴重程度。

4.3 數據分析處理與判定

（1）聲速分析：聲波的聲速在樁基質量檢測中數值較為穩定，這主要是因為聲速的大小與介質的密度相關性大。由于樁基施工中采用相同的配合比來生產混凝土，所以樁基的整體密度相差不大。采用聲速變化來對混凝土質量進行評價就不十分貼切，可以作為參考指標使用。

（2）波幅分析：當樁的內部出現缺陷（離析、疏松、夾泥等），聲波因穿過缺陷區，產生各種折射、反射以及繞行，不僅會導致波速下降，也會導致接收信號的波幅（波能量）下降。因此，聲波波幅也是判斷混凝土質量的重要因素。波幅判斷依據：用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，若實測波幅低于波幅臨界值，其作為混凝土缺陷可疑區域，即：

[AP=Am]-6

[Am]=[i=1nAin]

其中，AP是波幅臨界值（dB）；Am是波幅平均值（dB）；Am是第i個測點相對波幅值（dB）。

（3）主頻判據。聲波經過混凝土之后會發生一系列的折射和反射作用，所以聲波在到達接收器之后所接受到的主頻會發生一定程度的漂移造成主頻產生衰減，通過實測主頻發生衰減的程度就能夠對混凝土的質量做出較為準確的評價。通過聲波透射法檢測獲得的主頻的衰減程度越大，就表明該位置處的樁基混凝土質量越差。同波幅分析相類似，主頻數據的在一定程度上會受到檢測設備系統工作狀態的影響，還會受到檢測的樁長和聲波耦合情況的影響。主頻的變化也呈現正態分布的特征。另外主頻數據的獲取沒有聲速獲取數據穩定，跟波幅數據分析對病害的反映相對較弱，在實際的樁基質量檢測中主頻數據變化只是作為波幅數據分析之外的一種輔助判斷措施。

5 結束語

綜上所述，加強對低應變法和聲波透射法在樁基檢測中應用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的樁基檢測工作過程中，應該加強對低應變法和聲波透射法關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。

參考文獻：

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