基桩完整性检测的声波透射法和反射波法比对分析.doc

基桩完整性检测的声波透射法和反射波法比对分析熊晔（安徽省建设工程抗震测试研究所有限公司）摘要：论述利用声波透射法和低应变反射波法对基桩完整性检测的工作原理及其在基桩完整性检测中的优缺因素。通过两种方法在某工地桩基质量测试中的综合运用,指出在实际工程中,应根据不同的检测对象,选择合适的检验方法,从而对基桩中的缺陷进行综合判定。1. 前言随着混凝土桩基础应用领域的拓宽，基桩完整性检测已经成为基桩质量检测中的一项重要内容。作为基桩完整性检测中最常用的声波透射法和低应变法，2. 相同点2.1从宏观上来讲，声波透射法与低应变法均属于半直接法，即都是在现场原型试验的基础上，同时基于一些理论假设和工程实践并加以综合分析才能最终确定检测项目结果的检测方法，二者都是依靠一些物理参数的变化来推断桩身完整性。和其它一些物理检测方法一样，均存在多解性。例如桩身中的空洞、夹泥、离析以及二次浇注面等缺陷，均引起声参量发生变化，因此仅从所测的曲线来判断，二者均很难确切表明是何种缺陷，都必须结合现场施工情况等综合判定。 2.2微观角度来看，声波透射法与低应变法应用的均为纵波，研究的都是由于质点运动而引起的机械波，只不过声波透射法研究的是桩身横截面处质点的振动情况，而低应变法则研究的是桩顶与传感器接触点的质点振动情况。 2.3声波透射法与低应变法同时都具备设备轻便、简单、检测速度快、成本低、技术比较成熟的特点，因此作为普查手段广泛应用于工程检测中。 3. 不同点 3.1理论基础不同。声波透射法主要应用声波在混凝土中透射的原理，通过观察、分析透射声波的声学参数及波形变化，对被测混凝土的宏观缺陷进行推断和表征；低应变法是把桩视为一维弹性杆状体，波在混凝土中发生反射，形成反射波，通过对反射波的研究分析，对桩身完整性进行判断。 3.2应用的波长、边界条件、频率不同。低应变法应用的应力波波长以米计，应力波沿桩纵轴线传播，因此要求桩长应远大于桩径（桩长5倍桩径），此时测得声速近似于杆的波速；声波透射法应用的波长量级为厘米，波传播方向为桩的横向剖面，明显大于波长，此时测得的波速近似为体波波速。一般情况下低应变法的冲击脉冲频率主频在几百赫兹，而超声波脉冲主频高达3050KHz，因此形成了高频声波波速要高于低频声波波速，例如在新乡某工地同时应用声波透射法和低应变法进行了桩身完整性检测，从实践中也证实了声波透射法的平均波速4551m/s（见图1）远高于反射波法波速4100m/s（见图1）。 3.3检测的范围不同。由于受桩周土约束，激振能量，桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化等因素的影响，应力波从桩顶传至桩底、再从桩底反射回桩顶的传播过程为能量和幅值衰减过程，若桩过长或桩身截面多变或者变幅较大，往往应力波尚未返回桩顶甚至还未达到桩底，其能量已完全耗散或提前反射；因此规范中未规定低应变有效检测长度；而声波透射法一般不受检测长度的限制，只要声测管、测线足够长，基本都能覆盖整个桩身。有一点就是声波透射法受桩径的影响，由于声波透射法应用的声波频率相对较高，波长较短，在混凝土中传播能量衰减的较快，传播的距离也较短。图12-2号桩声波透射法检测附图 3.4对桩身截面多变的桩，两种测试方法所表征出来的效果不同。特别是对桩身多处断裂的桩，低应变法只能确定从桩顶向下的第一个缺陷，对第二个、第三个等缺陷就很难表现出来；而声波透射法检测范围由声测管长度和范围决定的，桩身存在多处断裂，准确位置均能很好的体现出来。如新乡某工地2-3号，桩声波透射法和低应变法检测曲线见图3、图4。图32-3号桩声波透射法检测附图4. 结论通过以上分析，由于声波透射法与低