超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用

刘占文

(山西中咨博宇公路工程检测有限公司，山西太原 030006)

0 引言

基桩是桥梁工程中非常重要的组成部分，基桩的质量直接关系到整个桥梁的结构安全，如何保证其质量，一直备受建设、施工、设计、监理各方以及建设行政主管部门的关注，同时由于我国地质条件复杂，其施工过程的高度隐蔽性，从而极易形成各种缺陷影响基桩质量，使得桩基础工程的施工、质量检测等往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在质量隐患。

桩身完整性是基桩质量检测的主要指标，通过采用超声波透射法和低应变反射波法两种方法的综合应用来对基桩桩身完整性指标进行检测评价，有效的提高了检测结果的准确性。

1 检测原理及设备

超声波透射法，是在桩身预埋一定数量的声测管作为声波发射和换能器接收的通道，通过超声波检测仪沿桩身的纵轴方向一定的间距逐点检测声波穿过桩身截面混凝土的声学参数，然后对检测数据进行分析、判断，确定桩身混凝土缺陷的位置、范围和程度。推断桩身混凝土的完整性，评定桩身的完整性等级。工程中采用RSM-SY7超声波自动循测仪，配备4通道自发自收换能器。

低应变反射波法，是在桩顶采用锤或力棒进行竖向激振，产生应力波沿桩身向下传播，在桩身阻抗存在明显变化，如断桩、缩颈、扩颈等缺陷时，将产生反射波，安装在桩顶的加速度传感器接收响应信号，根据该信号计算和分析基桩桩身完整性。工程中采用RSM-PRT(T)低应变测试仪，配备LC0104C传感器，以及2.9 kg，7 kg，12.5 kg力棒各一只，以便于不同长度基桩的检测。

2 工程实例

2.1 工程概况

山西忻州地区某高速桥梁工程，根据委托单位提供的设计及施工资料，该工程基桩桩型为钻孔灌注桩，承载类型为摩擦桩，桩径为1 500 mm，桩长分别为22.0 m，23.0 m，基桩混凝土强度等级为C30。根据地质调绘与钻探揭示，桩长范围内各土层(自上而下):①0 m ～4.5 m 卵石;②3.2 m ～5.8 m 粉土;③2.8 m ～10.6 m粉质粘土;④3.8 m ～7.6 m 粉质粘土夹杂砂;⑤9.3 m ～12.8 m 强风化片麻岩。

2.2 检测情况

2.2.1 实例1

本工程2-3号桩，按照检测规范采用两种方法进行检测，结果如下，图1为超声波法检测结果波形图，图2为低应变法检测结果波形图。

2-3号桩检测结果分析:

超声波法:根据图1超声波法检测波形来看，该基桩1—2，1—3，2—3三个剖面不同深度的波速、波幅、PSD指标均正常，所以判定其桩身完整，为Ⅰ类桩。

图1 2-3号基桩超声波法声速—波幅—PSD曲线关系图

图2 2-3号基桩低应变法测试波形图

低应变法:根据图2低应变法检测波形看，该基桩波形平滑，无缺陷反射波，桩底反射信号明显，波速为3 945 m/s，所以判定其桩身完整，为Ⅰ类桩。

图3 4-1号基桩超声波法声速—波幅—PSD曲线关系图

2.2.2 实例2

本工程4-1号桩按照检测规范采用两种方法进行检测，结果如下，图3为超声波法检测结果波形图，图4为低应变法检测结果波形图。

图4 4-1号基桩低应变法测试波形图

4-1号桩检测结果分析:

超声波法:根据图3超声波法检测波形来看，该基桩1—2，1—3，2—3三个剖面均在7.0 m～8.0 m深度范围内出现缺陷信号，且其波速至低于3 000 m/s、波幅、PSD指标均低于标准判据，其桩身严重缺陷，经取芯验证，该处全断面裹夹泥沙，形成断桩，所以判定为Ⅳ类桩，进行工程处理。

低应变法:根据图4低应变法检测波形来看，7.5 m左右出现严重缺陷反射波，且有二次反射，测不到桩底反射信号，所以判定其桩身严重缺陷，需进行取芯验证。

3 结语

超声波法和低应变法两种方法作为检测基桩完整性的重要手段，有着各自的特点和适用条件，超声波法是一种成熟可靠的方法，检测全面、细致，声波检测的范围可覆盖全桩长的各个横截面，信息量丰富，结果准确可靠，不受桩长、长径比的限制，也不受场地限制。低应变法操作简单，检测速度快，费用低且覆盖面广，成为基桩检测中最为普及的方法。

但两种方法有着各自的缺点和局限性，超声波法检测成本相对较高，且存在一定的检测盲区，低应变法检测桩身完整性，由于受激振能量、桩侧土阻力和桩身阻尼的影响，对桩身缺陷程度只能作定性判断。

所以，在具体的基桩检测中，应提前收集基桩设计参数、地质水文条件等资料，检测后应结合施工工艺、施工记录以及通过高应变法或钻芯法来综合进行分析，才能减少误判，更加准确的进行桩身完整性判断。

［1］陈 凡，徐天平.基桩质量检测技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［2］罗骐先.桩基工程检测手册［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［3］JGJ 106-2003，建筑基桩检测技术规范［S］.

［4］刘兴波.超声波法和低应变法对灌注桩完整性检测的综合应用［J］.中国高新技术产业，2010(16):59-60.

［5］杨 伟，韩 雨，闫振雄.低应变法和超声波法在Sofoline立交桥中的应用［J］.山西建筑，2011，37(3):159-160.