动测法检测桥梁桩基完整性的分析

摘要：分析了超声透射法和低应变法在实际应用中各自的特点以及局限性。结合工程实例，通过钻芯法取样验证，认为可以同时采用两种方法对桩基进行完整性检测，以提高检测结果的准确度和可靠度。

关键词：超声透射法 低应变法 桩基完整性

1.前言

由于桩基具有能减小基础的不均匀沉降、抗震性能好、承载力高的优点，在公路交通建设中得到广泛的应用。目前桥梁工程中最常用的桩基是混凝土钻（冲）孔灌注桩。桩基属于地下的隐蔽工程，在实际施工过程中难免会出现局部夹泥、离析、沉渣、缩颈甚至断桩等缺陷，而桩基质量对整个工程具有决定性的影响，因此公路工程的桩基要求进行100%的完整性检测。

目前我国桩基检测的方法有很多种，在公路桥梁工程中应用比较广泛的是动测法，包括超声透射法和低应变法。

2.超声透射法

超声透射法检测具有以下一些优点：检测范围可以覆盖全桩长的各个截面，信息丰富，结果准确可靠，现场操作简便、迅速，不受桩长、桩径的限制，声测管埋到的部位都可以检测，桩顶露出地面即可检测，方便施工，因此在公路桩基工程中得到广泛的认可。

2.1检测参数

1）声速。混凝土超声波检测的一个主要参数，与混凝土的性质以及级配有关。混凝土弹性模量越高、密度越大，声速越高。

2）波幅。通常指接收到的首波，直接反映了接收到声波的强弱，即超声波在混凝土中衰减的程度，与混凝的粘塑性有关。反映了混凝土的强度，对于有缺陷的混凝土，波幅的衰减十分明显。

3）频率。超声检查中，电脉冲激发出的声脉冲信号是复频超声波，在混凝土中的传播，使其中的高频成分首先衰减，下降程度主要取决于混凝土的质量以及内部是否存在缺陷。

4）波形。超声波在传播的过程中遇到混凝土内部存在缺陷时，会产生绕射、反射和传播路径的变化，反射波、绕射波等相继到达接收换能器，相互叠加，使接收到的波形发生畸变。因此根据接收到的波形也可以对混凝土内部质量及缺陷进行判断。

2.2超声透射法在应用中可能出现的问题.

桩长较长时声测管容易出现变形、甚至堵管的情况。波速c的计算公式为c=L/t，式中L为收、发换能器之间的距离，t为超声波的传播时间。由于声测管的变形或者偏斜，导致波速的变化较大。

声测管是由多个节段连接起来的，接头处会有截面的突变，当采用对测法检测时，检测处有接头，那么很有可能造成误判。接头的影响范围一般是20cm，数据点的采集一般间隔为20-25cm，因此接头对信号的影响一般表现为一个数据点的突变。此时可采用斜侧或扇形测法进行复测以排除接头部位的影响。

3.低应变法

低应变法是在桩头施加一冲力荷载，激发一应力波向下传播，然后利用加速度（加速度）传感器接收由桩身缺陷或者桩底产生的反射信号，再根据对反射波时程曲线通过波动时域或者频域理论进行分析，从而作出对桩身完整性的判定和评价。

低应变法具有原理简单、快速无损、资料判读直观、准确度高等特点。但是在实际工程应用中存在许多问题。

a）高频干扰问题。激励脉冲在桩顶产生的剪切波和瑞利波主要沿水平方向传播，并且衰减较慢，由桩周边反射回来，对所测波形造成干扰。为了减少高频干扰的影响，传感器应安装在桩顶2R/3处。此外，可用滤波器对所测波形进行过滤以获得较真实的波形。

b）当桩身缺陷是沿过渡性变化，没有明显突变截面，或者桩身缺陷方向是斜向或者纵向时，缺陷信息很难从动测曲线上反映出来。对于存在多处缺陷时由于波的相互干扰，对判断造成很大影响。

c）当桩底土层与桩身的强度耦合时，几乎看不到桩底反射。故对于桩底沉渣，低应变法无法检测。当为嵌岩桩时，嵌岩处阻抗增大，会出现一个反向波，对于嵌岩以下的桩身无法进行检测。

4.实例分析

图1.超声透射法检测曲线

图2.低应变法检测曲线

该桩桩长30m，桩径1.2m。低应变检测曲线如图2所示，桩身无缺陷反射，但是桩底反射不明显。超声透射法检测曲线如图1所示，桩身没有缺陷反射，AB测点间桩底波速曲线有减小的趋势，AC测点间桩底波速曲线有增大的趋势，判断为声测管的偏移。通过对两种检测方法所得检测曲线的综合分析，该桩完整性较好，评定为Ⅰ类桩。通过钻芯法取样验证，该桩从桩顶到桩底骨料分布均匀，胶结好，与动测法评定结果一致。

5.结语

超声透射法不受桩长、桩径的限制，声测管埋到的部位都可以检测，但是声测管容易出现变形以及偏斜等问题。低应变法不用预埋声测管，具有效率高、成本低、仪器轻等特点，但是对于桩长较大时、存在多处缺陷以及沿纵向过度变化的缺陷等，检测效果不佳。因此，两种方法各有其特点，也各有局限。在实际的工程中，可以同时采用两种方法进行桩身的完整性检测，以确保检测结果的准确度和可靠度。

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