基桩低应变反射和声波透射检测原理与过程分析论文

基桩低应变反射和声波透射的检测原理与过程分析

【摘要】要建造一件高品质、高标准的建筑产品，除了拥有好的设计之外，施工质量同样也是不可忽视的重点。如果把设计比喻成建筑产品的灵魂，那么，作为建筑项目管理的核心之一的建筑施工质量就是灵魂延续的保障，是决定建筑安全性能的关键。对施工桩进行低应变反射的检测方法与声波透射的检测方法可以检测基桩的完整性，是施工过程中常用的检测方法，且效果十分显著。本文将以低应变反射的检测方式与声波透射的检测方式为基础，分别对前述两种检测方式进行阐述与分析。

【关键词】低应变反射声波透射检测原理与过程分析

中图分类号：g267 文献标识码：a 文章编号：

【引言】随着我国经济的不断发展，城镇化建设进程的速度也进一步加快，建筑施工领域出现了许多新特点：施工难度大、科技含量高的工程项目日益增多，基本建设规模也在逐年扩大，工程技术风险日渐突出，建筑工程投资主体呈现出多元化趋势，施工生产方式也产生了日新月异的变化。与此同时，许多新问题也逐渐显现出来。本文主要将对上述两种检测方式在施工过程中对检测施工桩完整性的运用情况进行探讨。

1.低应变反射检测与声波透射检测方法的原理

1.1基桩低应变反射检测方式的工作原理

基桩低应变反射检测方式是当前建筑施工过程中常用的检测方

式之一，其基本的工作原理是：假定桩身是一维的弹性杆件，并设定桩远距离数值极大的超过桩身直径，在桩顶进行锤击并使锤击力产生作用，此时会产生一个单维弹性杆件上的压缩波，且此压缩波会沿着桩体向下传输。在此状态桩体本身存波阻抗变化明显存在的截面将造成反射波和透射波，反射的相位大小和幅值都会受到波阻抗的变化的影响。另外，桩体本身的密度和桩的横截面积等因素都会影响桩体本身的波阻抗值大大小[1]。

假定桩基内某个位置存在着波阻抗变化的一个界面，且桩体本身上部存在波阻抗，界面上部同样存在波阻抗。若此桩身上的波阻抗与界面上部的波阻抗相等，则表明桩截面并不缺陷且均匀；若当前者大于后者时，此时表明相应位置存在砼质量较差或有缩径等缺陷。如果入射波的信号速度与反射波的信号速度相位相一致时，再次进行测量，若此时前者小于后者，则表示在与之相对应的位置上存在扩径现象。另外，如果入射波的信号速度与反射波的信号速度的相位呈相反状态时，可以判断桩体本身有缺陷存在，检测人员可以依据桩顶锤击力产生的时刻和桩体本身的传播速度与反射波缺陷的表现时刻进行推算，从而计算出桩体所存在缺陷的具体位置。

1.2声波透射检测方式的工作原理

声波透射法对基桩结构的完整性进行检测时的工作原理是将经由声脉冲发射源在砼内所产生高频的弹性脉冲波发射出去，同时使用精密度较高的脉冲波的信号接收系统把此脉冲波传播过程中在砼内所表现出来的波动特征进行实时记录。如果在砼内存在脉冲波

不连续或界面破损等问题时，有关的界面问题处就可能会产生界面的波阻抗，当脉冲抵达此界面时，就极易造成波出现透射和反射的问题，使信号接收系统所回收到的透射波能量受到了削弱。

另外，如果砼内当中存在松散、孔洞、蜂窝等缺陷问题严重时，则会产生波的散射和绕射情况。之后，按照波的初始到达时间、频率幻化、畸变波形程度及能量衰减特性等各种特征可以多区域范围内砼的密实度参数进行测量。通过测试和记录不同侧面与不同高度的超声波特征的不同，在经过数据的分析和处理后就可以达到对范围区域内所存在缺陷性质、空间位置和大小的判断目的[2]。

2.对基桩进行低应变反射检测分析的过程

2.1现场检测流程

采用低应变反射检测分析方法进行现场检测时，首先要桩顶要受到力锤的瞬态激振作用，以引发脉冲的应力波，之后由在桩顶位置上设置的加速传感器对反射波和入射波的信号进行接受，等此信号经过电荷的放大之后，再交由桩基的分析系统进行处理，依照反射波的相位、幅值和时差就可以对桩体本身缺陷的类型、程度和位置进行判断。

另外，在进行现场检测施工时需要注意一下几点：

（1）由于现场信号的采集容易受到传感器安装位置的影响，所以在理论上传感器越贴近桩面、与桩体顶面间接触的刚度越大、质量越轻，那么其测试的信号就越靠近桩体顶面的质点振动，信号的传递性也会大大增强。

（2）对空心桩进行测试时，传感器的安装位置最好和锤击点处于相同的平面上且最好在桩基壁厚一半的位置上，同时还要和桩基中心的连线能够形成90°的直角；而对于实心的桩基测试而言，传感器只需要安装在离桩心位置2/3或3/4之间的半径处即可。（3）鉴于击振信号的大小对采集现场信号同样会产生很大的影响，所以在对实心的桩基进行测试时，击振点应选择在桩基的中心位置，而对于空心桩基的测试而言，对于击振点的选择应选在桩基壁厚一半的位置上，且传感器的安装最好与锤击点处于同一平面上[3]。

（4）因为被检测的桩基都被凿去了破损和浮浆部分，所露出的部分均为密室新鲜的混凝土材料，所以在每根桩基上应布置2至4个检测测量点，同时要保证每个测量点所收集的有效的信号数值都大于3.

3.对基桩进行声波透射检测分析的过程

3.1检测设备的选择

声波透射检测过程中的仪器设备包括双孔换能器、孔口深度滑轮和数字超声仪。数据的采集方式选择连续自动采集。

3.2检测的判定标准

在进行声波透射检测的过程中，其判定的数据标准按照中华人民共和国《建筑基桩检测技术规范》的行业标准进行。

3.3基桩质量的判断

依照桩体本身的缺陷的严重程度、混凝土的均匀性、是否存在缺

陷、声速临界值以及波幅临界值等条件对桩基本身的完整性进行分类，可以划分为：桩体本身完整；桩体本身的缺陷轻微，但不影响正常发挥桩体本身的结构承载能力；桩体本身存在的缺陷明显，会对其本身的结构承载能力产生影响；桩体本身存在明显缺陷等四类。

4.结语

鉴于桩基低应变反射检测和声波透射检测的精确程度较高，近年来已经广泛的运用于市政公路建设中桥梁桩基检测的工程项目中。随着科技的不断进步，与之相适应的新技术也会不断运用到以上的两种检测方法当中，在今后的桩基完整性检测领域中，低应变反射检测和声波透射检测将会获得更广阔的应用空间。

【参考文献】

[1]孙光乾.超声波透射法在混凝土灌注桩检测中的应用[j].科技情报开发与经济，2008.

[2]张雄彪.低应变完整性检测和声波透射完整性检测的工作原理及方法浅析，工程技术[j].2009.

[3]屈彦玲.钻孔灌注桩的超声波透射法检测[j].山西建筑，2010.