浅谈桥梁基桩检测技术

周薇薇

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 超声波法基本原理

混凝土材料的结构、应力应变关系以及密度等可以由声波在桩体在混凝土中的传播特性体现出来。根据波动理论，跨孔透射测试弹射性波波速近似可表示为

式中:E为介质杨氏弹性模量;μ为介质泊松比;ρ为介质密度。

声波透射法检测的理论依据就是声波在桩体中传播的参数(频率、振幅、声速等)与混凝土介质的物理力学指标(如密度、强度、动态弹性模量)的关系。

(1)振幅与混凝土质量的关系

声波穿过混凝土后的能量衰减程度可以由声波的振幅所表征，振幅强弱和粘塑性有关。振幅明显下降则表明混凝土内部出现夹泥、蜂窝等缺陷，从而导致的能量吸收和散射衰减。

(2)频率与混凝土质量的关系

声波脉冲具有多种频率成分，是复频波。不同频率的声波穿过混凝土后的衰减程度也不相同，频率越高，衰减越严重，因此接收到的信号主频率向低频漂移。衰减因素的严重程度决定漂移的多少。当接受主频率明显降低时，则说明严重衰减，即遇到缺陷。

(3)声速与混凝土强度的关系

首先，波速可以反映混凝土的弹性特质，同时其弹性特质又和混凝土的强度有关，所以声波在混凝土中的传播速度与其本身的强度有很大关系;其次，对于组成材料相同的混凝土结构，其内部孔隙率越低，内部结构越致密，波速越高，则其强度也越高。

(4)波形与混凝土质量的关系

如果混凝土内部严重缺陷，无法接收到声波，若首波平缓且振幅小，同时后续波幅度增加不够，且波形畸变，则说明混凝土内部有缺陷;首波陡峭，振幅大，第一周波后半周期即达到较高振幅且接收后包络线为半圆，同时波形无畸变，则混凝土内部正常。一般通过上述关系来判断分析混凝土的质量是否合格，分析基桩的完整性。通常都是先通过全面普查进行平测，若碰到缺陷在进行斜测和扇形扫描，从而来对缺陷进行定位。

2 检测方法对比分析

(1)所测得的波速。超声波法测得的波速为三维波速，低应变法所得波速为一维，一般小于超声波法所得波速。

(2)测试盲区。超声波法主要在声测管的外围存在盲区，在桩身没有保护层或者保护层厚度不够的情况下，无法测出缺陷。而低应变法的盲区则主要在桩身上部，因为脉冲信号很大，在第一个脉冲内，无法测出缺陷。因此常用高频窄脉冲来测试浅部缺陷。

(3)对缺陷的表现。应用超声波测试后，发现有夹泥现象，但低应变法可能测不出任何缺陷。而在某些断桩的情况下，超声波测试就不易发现，往往可以由低应变法测出。对于较厚的沉渣，两者则均可测出该缺陷。

(4)测试长度。超声波法没有长度限制，只要连线足够即可。而低应变法则对长度有所要求，否则桩与周土耦合时，大部分能量扩散到桩周土中，导致无法测出缺陷。

(5)对缺陷反应程度。超声波法灵敏度高，可测出较小缺陷，且可判断缺陷长度，而低应变法只能测试较大缺陷，却无法准确判断缺陷长度。

因此，在工程中，必须根据实际情况，选择测试方法，结合两者的优点使用，从而保证桩身质量。

3 实例分析

某斜拉桥，桥墩及引桥共11个墩身，为花瓶型空心板式，其高均大于40 m。

分别使用超声波透射法和低应变法对其同一桩身进行检测得出如下结果。

超声波法:该桩的 1-2、1-3、2-3三个剖面均在7.0～8.0深度范围出现缺陷，且 PSD、波速、振幅均小于判断标准，其桩身存在严重缺陷，取芯验证后，发现此处全断面夹带泥沙，形成断桩，应进行处理整治。

低应变法:7.5 m左右出现严重缺陷，且无法检测到桩底反射信号，应取芯验证。

由此看来，两种方法在检测桩身质量上各有各的特点和适用条件。超声波法成熟可靠，且检测细致全面准确，监测范围广泛，不受桩长度直径限制，信息丰富。低应变法费用低且操作简单，检测速度快，是最为常见的方法。但两者又有各自的局限性和缺点，超声波法成本高且存在一定检测盲区，低应变法对缺陷只能做出定性判断。

4 小结

总之，在各种桩基工程的质量检测程序中，应先采用低应变反射波法做面积性普测，对重要基桩做超声波透射法进行精细检测，对浅部缺陷使用开挖处理，对存在深部缺陷的桩体进行取芯检测，也可同时配合使用高应变检测法和静载法共同完成桩身承载力和完整性的检测，以更好的保证工程质量。

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［1］吴刚.超声波投射法与低应变法在基桩检测中的对比分析［J］.贵州大学学报(自然科学版)，2011，28(6):82-83.

［2］何通，李丰.动测法在桩基检测中的影响因素分析［J］.科海故事博览·科技探索，2012，(3):104-105.

［3］刘占文.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用［J］.山西建筑，2012，38(29):59-60.