超声波透射法、低应变反射波法在基桩工程中的对比检测

刘雨岚（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃兰州730030）



超声波透射法、低应变反射波法在基桩工程中的对比检测

刘雨岚
（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃兰州730030）

摘要：超声波透射法和低应变反射波法在全国基桩检测中的应用比较普遍，但由于各地的地质条件不同、桩长桩径变化较大以及对这两种方法的优缺点认同度差异，各地采用这两种方法比例差别较大。对检测过程中比较典型的基桩用两种方法进行对比检测，通过检测数据的对比分析，总结两种方法在基桩完整性检测中的优势与不足。关键词：超声波透射法；低应变反射波法；基桩，对比检测

1　概述

超声波透射法和低应变反射波法在全国基桩检测中的应用比较普遍，但由于各地的地质条件不同、桩长桩径变化较大以及对这两种方法的优缺点认同度差异，各地采用这两种方法比例差别较大。目前，在甘肃地区，自2008开始公路项目上除了部分服务区房建工程及抗滑桩工程、软基处理工程中CFG桩采用低应变反射波法外，其他全部采用超声波透射法检测桩基完整性。文章对检测过程中比较典型的基桩用两种方法进行对比检测，通过检测数据的对比分析，总结两种方法在基桩完整性检测中的优势与不足。为了提高检测的可靠性，避免缺陷的误检、漏检，采用两种方法联合检测，很有必要。

2　两种检测法的特点对比

超声波透射法与低应变反射波法同时都具备设备轻便、检测效率高、成本低、技术比较成熟的特点，因此，一般在工程检测中都会选择这两种检测方法作为普查手段。

2.1检测范围对比

使用低应变反射波法进行检测时，由于受桩周土约束、激振能量、桩身材料阻尼、传感器、桩身截面阻抗变化和浅部盲区等因素的影响，应力波从桩顶传至桩底、再从桩底反射回桩顶的传播过程是一个能量迅速衰减的过程。若桩身截面变化较大或者检测桩长过长，都可能出现应力波还没有返回桩顶甚至还没有到达桩底，能量就已经完全耗散或者提前反射的情况。因此，低应变实际上存在一个有效检测桩长，在这个桩长范围内，低应变反射波法可以很好的检测，桩底反射信号明显。而声波透射法一般不受桩长的限制，只要是声测管可以设置到的地方，都是可以被超声波透射法有效检测。但是由于声波透射法应用的声波频率相对较高，波长较短，在砼中传播时，波的能量衰减的很快，传播的距离也相对比较短。目前国内生产的换能器，空气中可测距离达到12m以上，在无缺陷混凝土中对测穿透距离可达10m。

2.2检测盲区对比

低应变反射波法由于受到激振方式的影响，在桩头附近存在一段检测盲区，这个盲区的范围受到激振频率的影响，激振频率越高，浅部盲区范围越小，但同时会由于能量衰减快而形成深部盲区。超声波透射法则因其检测原理，盲区为声测管以外的砼，对于扩径和轻微缩颈无法有效检测，无论对于摩擦桩还是嵌岩桩，扩径均有利于提高基桩承载力，所以，从实际意义上讲，超声波透射法的盲区就是声测管以外的轻微缩颈范围。

3　工程实例

3.1接桩处理（横向裂缝）

某公路大桥,5-2桩，摩擦桩，桩径1.8m,桩长18m,C25砼。低应变反射波法检测结果为：桩底反射信号明显，桩身在-6.0m左右有缩颈类缺陷反射波，砼波速较正常桩基砼波速偏低。超声波透射法检测结果为：6个剖面声速、波幅曲线在桩身-5.8～-6.4m处均有异常。声速最低值在3.56km/s左右，各剖面缺陷处声速均低于临界值。波幅参数最低值在86.77dB，比临界值低29.34dB。根据施工现场反馈情况，分析该段砼为接桩处理不当。综合分析：综合判定为Ⅲ类桩。低应变反射波法只能发现-6.0m处存在缩颈信号，无法确定缺陷的具体类型及严重程度。低应变反射波法对横向裂缝类缺陷较超声波透射法反应大。如图1～2所示。

图1　接桩处理对比曲线低应变

图2　接桩处理对比曲线超声波

3.2桩头轻微离析

某公路桥,Y0A-0桩，该桩为嵌岩桩，桩径1.5m,桩长21m,C30砼。低应变反射波法检测结果为：桩身浅部有缩颈类反射波，桩底反射波明显。超声波透射法检测结果为：Ⅱ、Ⅲ剖面声速、波幅曲线在桩身-4.2～-4.6m处局部轻微异常。声速最低值、波幅参数最低值比临界值稍低。综合分析：综合判定为Ⅲ类桩。低应变反射波法对此类缺陷出现在桩身上部反应还是很明显的。如图3～4所示。

图3　桩头轻微离析对比曲线低应变

图4　桩头轻微离析对比曲线超声波

4　对比结论

通过对工程实践中多例常见缺陷类型基桩的对比检测并做数据数值分析，得出以下结论：

1）低应变反射波法对浅部缺陷、接桩处理（横向裂缝）、扩径桩（葫芦桩、大头桩）、断桩类比较灵敏。

2）低应变反射波法对摩擦桩桩底缺陷不是很灵敏，对嵌岩桩检测入岩情况比较灵敏。

3）对于多缺陷桩，大直径的长桩低应变反射波法只能检测到较浅的一个，对于较深的第二个缺陷或深部缺陷，均无反射信号。但在某些情况下也可以检测到较深的第二个缺陷（本次研究采集数据显示，桩长＜18m，第一个缺陷非断桩，可以检测到第二个缺陷)。

4）超声波透射法无法检测到轻微的缩颈缺陷，特别是声测管以外的缺陷。

5）超声波透射法对离析、夹泥、沉渣等缺陷十分灵敏，可靠度为100%；对多缺陷桩，能够准确检测每个缺陷的位置及严重程度，不会互相影响。

6）因声测管埋设原因，超声波法无法检测嵌岩桩桩底入岩情况；超声波法不宜检测桩径小于600mm的基桩，如CFG桩、水泥搅拌桩、管桩等。

参考文献：

[1]吴庆曾.基桩声测与动测技术[M]北京：中国电力出版社，2009.

[2]张宏，鲍树峰，马晔.大直径超长桩桩身缺陷的超声波透射法检测研究[J]，公路，2007(3)：69-72.

[3]张磊.超声波透射法与低应变反射波法在基桩检测中的对比研究[D].长安大学,2012.

[4]武汉中岩科技有限公司，武汉中科智创岩土技术有限公司，中国科学院武汉岩土力学研究所.几种常用检测方法的对比分析[R].武汉：2013.

[5]刘屠梅，赵竹占，吴慧明.基桩检测技术与实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

中图分类号：TV4731+6