基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比
基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比
基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比
骆浩光
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2016(000)020
【摘要】桥梁在我国的交通体系中发挥着越来越重要的地位,对于桥梁桩基的检测目前最主要的两种方法便是低应变法和超声波投射法.在我国桥梁基桩的检测中,超声波投射法与低应变法均得到了发展和完善,在桥梁基桩的检测中占据着重要的地位.文章就低应变法和超声波投射法检测桥梁基桩的原理进行科学的分析,对二者在应用原理、桥梁基桩检测中的优缺点等方面进行了对比探究,使得两种方法在运用的过程中更加的完善.
【总页数】1页(P263)
【作者】骆浩光
【作者单位】广东省航运规划设计院有限公司,广东广州 511453
【正文语种】中文
【相关文献】
1.桥梁基桩检测中超声波法和低应变法的应用对照分析
2.超声波投射法与低应变法在基桩检测中的对比分析
3.浅谈基桩检测中声波透射法与低应变法的对比
4.桥梁基桩检测中超声波法与低应变法的应用剖析
5.基于低应变法和声波透射法的基桩完整性检测研究
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超声波透射法与低应变法在基桩检测中的对比分析
超声波透射法与低应变法在基桩检测中的对比分析摘要：现阶段我国建筑工程上最为常见且重要组成部分之一就是基桩施工。
在建筑工程基桩工程建设上属于隐蔽型施工，相对其他施工环节难度较大、控制较为困难。
在建筑工程建设上质量与安全是否符合工程设计规划与成桩建设有着密不可分的关系，本文通过介绍超声波透射法与低应变法在建筑工程基桩检测中的对比，以基础原理为切入点，利用实例对两种检测方法做对比分析，以此提高基桩检测结果精准性，希望为相关基桩建设检测技术人员提供帮助。
关键词：超声波透射法；低应变法；基桩检测；对比分析改革开放以来，随着建筑工程行业的迅猛发展，基桩在建筑施工上起着重要作用，尤其在如桥梁建设、高层建筑、重型厂房等城市建设基础工程上尤为重要。
在建筑工程基桩基础建设上，建设方法通常以混凝土灌注桩应用最为普遍，基桩建设作为基础且重要施工环节，由于其属于隐蔽型工程，施工难度较大，施工技术复杂，对安全质量要求就尤为较高。
并且由于基桩施工受到工程实际情况、施工地质提环节、施工条件、施工技术等外在因素影响，导致基桩施工过程中混凝土灌注桩极易出现质量问题。
而基桩质量对工程整体质量起着关键作用，是关系人身财产安全的基础保障，为此对基桩质量、安全性、稳定性等检测要极为重视，而在检测阶段采用的检测方法对质量判定非常重要，本文针对超声波透射法与低应变法在基桩检测中做对比分析，找到更为符合工程建设的基桩检测方法。
1、超声波透射法与低应变法原理简述1.1 超声波透射法超声波透射法原理是利用对声测管的提前埋设，在基桩中（两侧）用作发射和接收超声波信号的作用，在通过发射探头将其电能转换成为机械能，利用机械能将超声波信号实现穿透砼桩效果，再将接收的超声波信号转变成为电信信号。
由于两根管间的距离可以直接测出，测得超声波传递时间可算出其在砼中两管间的速度，从而判断桩身砼的整体质量。
在应用过程阶段，砼密实度越高，声速会越大，与之相反的砼密实度低且伴有如松散、裂缝等情况，超声波声速会随之降低，以此来检测砼桩质量和完整性。
超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用探析
图 ４ 。 ４ ’ — １ 号 基 桩 应 用 低 应 “ 变 法 检 ’ 测 后 的 波 形 图
解析 ４— １号基桩经检查与测试后的结果 （ １ ） 超声波法。 按照图 ３ 应用超声波法实施检查与测试后获得 的波形可 以看 出， 该桥梁基桩剖面 （ １ — ２ 、 ２ — ３ 、 １ — ３ ） 在７ ０ ０— ８ ０ ｏ ｃ ｍ的深
中图分类 号 ： ｕ ４ ４ ５ 文献标 识码 ： Ｃ 文章编号 ： １ ０ ０ ８—３ ３ ８ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７－ ０ １ １ ５－ ０ １ 现象 ， 属于 Ｉ 类基桩 。 实际案例 ２ 。该桥梁工程４—１ 号桩， 根据有关检查与测试 标准应用超声波法 以 及低应变法实施检测工作 ， 检测所得结果 如下所示 ， 图３ 表示应用超声波法实施检测后取得结果的波形 图， 图４ 表示应用低应变法实施检测后取得结果的波形图。
度区域内产生缺陷信号， 而且其声速不大于 ３ ０ ０ ０ ｍ ／ ｓ ， Ｐ Ｓ Ｄ 与波幅指标也不大于规定标准的判断依据， 由此可以判断出该 桥梁基桩的桩身存在极为严重缺损情况， 通过提取芯检验获得 证实， 这个地方的全断面包围并夹杂着大量泥沙， 导致发生断桩 现象， 因而判 定其属于Ⅳ类基桩， 需要实施相应的工程处理措 施。（ ２ ） 低应变法。按照图４ 应用低应变法实施检查与测试后 获得的波形可以看出 ， 该 桥梁基桩在 ７ ０ ０ — ８ ∞ 锄 的深度 区域 内 产生极为严重的缺陷反射波 ， 并且存在二次反射现象； 无法检 测到该桥梁桩底是否存在反射信号 ， 因而判断其桩身具有十分 严重的缺损情况 ， 应该提取芯做进一步检验查证。
赵 玮
（ 贵州省公 路工 程集 团有 限公司 ）
摘 要： 说 明了超声波法 与低应 变法的基 本检测 原理 以及 主要设备 ， 运用 实 际案例对 两种 检测 方法进行 分 析， 并 比较两者通过检测得到 的结 果 ， 以保证基桩检测结果的真实性 、 有效性 和准确性 ， 为桥梁基桩检测 工作 提供合理科学 的参考依 据。 关键词 ： 超声波法 ； 低应 变法 ； 桥 梁基桩 检测
桥梁基桩检测中超声波法与低应变法的应用剖析
桥梁基桩检测中超声波法与低应变法的应用剖析摘要：近年来，随着中国交通业的发展越来越多的桥梁被建设并投入使用，在桥梁的建设过程中，桥梁基桩的检测是重中之重。
现阶段我国对于桥梁基桩的检测方法主要有静载试验法、钻芯法、低应变法、高应变法、超声波法等几种。
在实际施工过程中，有些检测方法因其不断暴露出来的劣势而被逐渐淘汰，而有些则被不断地发展完善逐渐成熟化，本文从现如今效果较好的两种方法超声波法和低应变法出发分别进行剖析。
关键词：基桩检测；超声波法；低应变法引言：在桥梁的建设过程中，桥梁基桩的建设是整个工程的核心。
在桥梁的使用过程中，基桩的安全性关系到一座桥梁能否为人民提供安全的道路环境。
因此，桥梁基桩的施工质量问题受到所有施工单位的高度重视。
但是，桥梁基桩在施工过程中非常容易受到其他因素的干扰，桥梁基桩的施工工序繁琐、施工环境难以得到保证等问题的制约严重影响着桥梁基桩的质量问题。
桥梁基桩质量的检测是施工完成后通过适当性的检测方法来对基桩的完整性进行检测，现阶段在桥梁基桩检测的工作中应用较多的是超声波法和低应变法这两种检测方法。
一、超声波法与低应变法的基本概念超声波法在应用过程中需要在前期的混凝土浇筑时预先埋设声测管，通过对声测管之间传递的信号进行科学性的分析，以此来反馈得到基桩的施工数据，从而能够很好地分析出基桩的完整性。
低应变法是在基桩顶部用小锤进行敲击，然后通过基桩顶部的传感器接受反馈回来的应力波信号，使用应力波理论进行研究，从而检测基桩的完整性。
在该方法的使用过程中，该方法的检测比较简便，同时检测的速度很快。
应用低应变法的过程中，获得好信号的关键在于：根据不同基桩选择适当性的测试点、选择合适的锤击点、确保传感器的稳定、尽量多收集数据。
通过对这些注意点的良好把控，才能更好的应用这种方法。
二、超声波法与低应变法的基本理论1.超声波法的基本理论应用超声波法的前提是需要在混凝土的浇筑时埋设专用的声测管，在检测是就能够在基桩的两侧分别发射和接受到超声波信号，整个发射和接受的过程中是依靠能量的转换进行实现的，首先是由电能转换成为了能够穿透混凝土的机械能，然后经由预先埋设的声测管之后，再讲机械能转变成为电信号。
桩基检测中低应变法和声波透射法的综合应用效果分析
桩基检测中低应变法和声波透射法的综合应用效果分析摘要：文章首先对低应变法与声波透射法进行简要介绍，在此基础上对桩基检测中低应变法与声波透射法的综合应用效果进行论述。
期望通过本文的研究能够对桩基检测结果准确性的提升有所帮助。
关键词：桩基检测；低应变法；声波透射法1低应变法与声波透射法简介1.1低应变法这是一种利用波动理论对桩身存在的缺陷问题进行判断的方法，其突出的特点是测试过程操作简便、成果的可靠性较高、成本低。
数据采集是低应变法的重要组成部分，该过程中涵盖了多种学科，如物理学、信号学、计算机、数学等等。
数据采集的主要目的是对反射波信号进行收集和分析，可借助相关的仪器设备完成。
随着低应变法在桩基检测中的推广应用，使得相关的仪器设备得到快速发展，性能日趋完善，通过软件可实现数据的记录与处理，不但可以减轻工作量，而且还能提高工作效率。
低应变法检测中使用的仪器设备主要有激振系统、测量系统和数据分析系统，其中激振系统能够激发桩顶振动，测量系统能够对振动能进行转换，数据分析系统是处理软件，可对相关数据进行处理，进而生成反射波曲线图表等。
应用低应变法对桩基进行检测的过程中，需要重点对如下事项加以注意：1.利用低应变法对桩基进行检测的过程中，应先对桩顶进行处理，将积水、杂物清除干净，并使桩顶露出坚实的混凝土。
在低应变检测中，现场数据的采集主要通过传感器来完成，在对传感器进行安装时，应当对布设点进行打磨，从而露出光滑的表面，这样可以粘结更加牢固。
同时对传感器进行安放时，要确保耦合质量，由此能够避免对信号质量造成影响。
在粘结剂的选择上，应以黄油或凡士林为主，需要特别注意的是，无论采用何种粘结剂，用量都不宜过多，如果粘结剂过多，会对反射波信号的采集造成影响，从而降低检测结果的准确性。
2.对激振点进行布设时，应选择适宜的地方，尽可能远离外露钢筋的区域，这样能够避免激振时产生干扰信号。
3.对桩基进行检测前，应当了解桩基的参数，据此对力棒进行选择。
低应变法和声波透射法在桩基检测中的应用研究
1.2低应变法的技术要点
在进行低应变法检测之前，首先应当对被测桩顶进行预处理，保证桩顶表面干净无积水，若桩顶出现浮浆或者不密实等现象，应当提前凿去露出密实的混凝土，保证与下部混凝土粘结情况良好。激振点和传感器安放位置应尽量远离主筋，提前打磨光滑以便于激振操作和传感器的粘结。在现场数据采集过程中，根据柱径的大小，对称布置多个检测点，现场各测点应采集不少于3次，必要时可多次采集，激振锤的激振方向垂直向下，桩基长轴与传感器的安装方向保持一致，传感器应用耦合剂粘结在桩基上，常用的耦合剂为凡士林、黄油等粘结性好的材料，激振技术和传感器耦合度将会对直接影响反射波的反射信号质量。激振锤的选择。根据桩基实际参数来选择合适质量以及材质的力棒，来获得适当的脉冲波，脉冲波主要分为低频宽脉冲和高频窄脉冲。在激振锤工作时需要根据实际情况控制激振能量，并防止二次敲击，避免后续波的干扰，在能够看到明显的桩底反射的前提下尽可能小，以减少对波形的干扰。为了同时检测桩基的深部和浅部缺陷情况，在现场实际操作时需要改变激振锤激振位置或者更换传感器。
四种常用基桩完整性检测方法对比分析
四种常用基桩完整性检测方法对比分析某高速公路桥梁工程桩，桩径：1600 mm；桩长：43.5 m，桩型钻孔灌注桩。
桩基验收检测方案为超声波透射法检测，分别对次桩依次采用：超声波透射法检测，低应变反射波法检测，钻孔取芯完整性检测，钻孔电视检测四种检测方法对其进行完整性判定。
一、超声波透射法检测检测目的：基桩的完整性仪器型号：RSM-SY7(F)采用四只45KHz超声波跨孔探头，一次提升同时完成四管，六剖面的测试，从超声波测试结果来看，发现有五个剖面在6.8-7.0米处，出现幅值超判据情况。
再对该桩6.9米处异常点波形观察，异常点信号首波幅值和后续谐振波信号都偏弱，但其声速正常。
由于是在同深度，多剖面信号异常，在与施工方沟通排除声测管焊接因素的影响，在做钻孔取芯前，使用低应变反射波法检测进一步查明缺陷情况。
二、低应变反射波法检测检测目的：基桩的完整性仪器型号：RSM-PRT(M)采用加速度传感器，通过改变不同的锤击频率及不同的采样间隔对该桩的 6.8米处的，缺陷进行核查判断。
采用加速度传感器，通过改变不同的锤击频率及不同的采样间隔对该桩的 6.8米处的，缺陷进行核查判断。
第一次采集结果：信号在6.8米处有较小幅值的同相反射。
第二次采集结果：变换传感器安装位置信号在 6.8米处有较大幅值的同相反射，并可见第二次、第三次缺陷反射。
第三次采集结果：采用频率较高的钢筋敲击，提高缺陷位置精度，同相缺陷反射幅值较小，但也很清晰，可见微弱第二次缺陷反射。
最终低应变检测核定其缺陷位置在距桩顶 6.8米处，与超声波投射法检测缺陷深度相符，因低应变数据缺陷较为严重，怀疑桩大面积断桩，决定采用钻孔取芯进一步验证其缺陷情况。
三、钻孔取芯完整性检测检测目的：基桩的完整性仪器型号：钻孔取芯机采用钻机对该桩进行钻孔取芯检测，着重观察该桩 6.9米处混凝土完整性情况，但通过对芯样的目测观察，在 6.9 米处未取出连续较完整的芯样，以钻孔取芯检测结果出具报告也很难判定该桩缺陷情况。
基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比-精品文档
基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比i=r在桥梁的运行中，基桩是其整个结构中非常重要的组成部分，基桩勺质量是否过关直接关系到整个桥梁勺结构安全。
目前，各工程单位即监理、设计、建设、施工等各方以及各有关部门对桥梁基桩的质量问题给与了高度的关注。
同时，桥梁桩基的施工环境复杂，各工序也有其高度的隐蔽性，因此在施工过程极易出现影响基桩质量勺缺陷，因此总体来说，相比于上部建筑结构来说，桩基础工程的质量检测、施工等将更为复杂，其对质量产生威胁的隐患也将更多。
质量检测的主要指标便是桩身完整性检测，目前主要采用低应变反射波法和超声波透射法来进行基桩桩身的完整性检测。
1超声波投射法与低应变法的基本概念1.1 超声波投射法在混凝土灌注桩中预埋声测管，在声测管之间对超声波信号进行接收并发射，对桩身完整性的检测就是通过实测的声学参数即超声波在混凝土介质中传播的波幅衰减、频率、PSD声时等。
该方法适用于检测直径不小于800mm勺混凝土灌注桩。
超声波及工程检测频率范围如表 1 所示。
表1 声波及工程检测频率1.2 低应变法低应变法的原理是在桩顶激振即采用低能量稳态或瞬态的激振的方式，对桩顶速度时程曲线做出实测值，对该实测值使用一维波动理论进行频域分析或时域分析，来进行桩身完整性的判定。
该方法主要是对桩身的缺陷位置以及影响程度进行判定，而对桩端欠固状况进行判定，因此比较适用于刚性材料桩如预制桩或混凝土灌注桩等。
该方法的关键问题是桩底有明显的反射信号。
2超声波投射法与低应变法的基本理论2.1 超声波投射法的基本理论超声波投射法的基本原理是，在混凝土浇筑前预埋声测管，在桩的两侧分别接收和发射超声波信号，超声波信号在电能被发射探头转变为机械能的情况下穿透混凝土桩，被接收到的超声波再将探头转变成电信号。
根据超声波在混凝土中的传播时间在测得混凝土厚度的情况下尽可以算出在整个混凝土结构中超声波的传播速度，进而通过算得的声速来对混凝土的质量进行评判。
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基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比
桥梁在我国的交通体系中发挥着越来越重要的地位，对于桥梁桩基的检测目前最主要的两种方法便是低应变法和超声波投射法。
在我国桥梁基桩的检测中，超声波投射法与低应变法均得到了发展和完善，在桥梁基桩的检测中占据着重要的地位。
文章就低应变法和超声波投射法检测桥梁基桩的原理进行科学的分析，对二者在应用原理、桥梁基桩检测中的优缺点等方面进行了对比探究，使得两种方法在运用的过程中更加的完善。
标签：桩检测；超声波投射法；低应变法
引言
在桥梁的运行中，基桩是其整个结构中非常重要的组成部分，基桩的质量是否过关直接关系到整个桥梁的结构安全。
目前，各工程单位即监理、设计、建设、施工等各方以及各有关部门对桥梁基桩的质量问题给与了高度的关注。
同时，桥梁桩基的施工环境复杂，各工序也有其高度的隐蔽性，因此在施工过程极易出现影响基桩质量的缺陷，因此总体来说，相比于上部建筑结构来说，桩基础工程的质量检测、施工等将更为复杂，其对质量产生威胁的隐患也将更多。
质量检测的主要指标便是桩身完整性检测，目前主要采用低应变反射波法和超声波透射法来进行基桩桩身的完整性检测。
1 超声波投射法与低应变法的基本概念
1.1 超声波投射法
在混凝土灌注桩中预埋声测管，在声测管之间对超声波信号进行接收并发射，对桩身完整性的检测就是通过实测的声学参数即超声波在混凝土介质中传播的波幅衰减、频率、PSD、声时等。
该方法适用于检测直径不小于800mm的混凝土灌注桩。
超声波及工程检测频率范围如表1所示。
表1 声波及工程检测频率
1.2 低应变法
低应变法的原理是在桩顶激振即采用低能量稳态或瞬态的激振的方式，对桩顶速度时程曲线做出实测值，对该实测值使用一维波动理论进行频域分析或时域分析，来进行桩身完整性的判定。
该方法主要是对桩身的缺陷位置以及影响程度进行判定，进而对桩端欠固状况进行判定，因此比较适用于刚性材料桩如预制桩或混凝土灌注桩等。
该方法的关键问题是桩底有明显的反射信号。
2 超声波投射法与低应变法的基本理论
2.1 超声波投射法的基本理论
超声波投射法的基本原理是，在混凝土浇筑前预埋声测管，在桩的两侧分别接收和发射超声波信号，超声波信号在电能被发射探头转变为机械能的情况下穿透混凝土桩，被接收到的超声波再将探头转变成电信号。
根据超声波在混凝土中的传播时间在测得混凝土厚度的情况下尽可以算出在整个混凝土结构中超声波的传播速度，進而通过算得的声速来对混凝土的质量进行评判。
显然，在检测的过程中，声速越大的越充分说明混凝土的质量越好，越密实，相反，对于松散的混凝土，或者是有离析、裂缝、孔洞等缺陷的混凝土，其声速也就会越低。
因此，此方法可以科学的检测混凝土桩身的完整性和质量。
不难看出，弹性波的波速与介质特性之间的关系既是超声波投射法对桩基质量进行检测的理论基础。
对介质特性的变化可以从实测的波幅、声速等参数中推断出来。
声波在混凝土介质中的传播有如下特点：（1）指向性差，其原因主要有：a.低频声波扩散角大，波长长；b.混凝土内部结构复杂，具有大量的异质界面，会造成多个反射波和折射波，其各个波之间相互叠加和干涉，容易造成严重的漫射声能。
（2）快速衰减。
骨料在混凝土中的分布比较散漫，散射功率与声波频率的平方成正比，采用低频声波来检测可以增大声波在混凝土中的传播距离。
（3）声波的构成比较复杂。
在混凝土中的任何一点声场所及的范围内，都存在着一次声波及二次声波。
一次声波与二次声波便是换能器所接收的信号。
（4）传播路径复杂。
声波的传播路径因为截面的折射和反射而曲折。
当混凝土的内部结构中存在有较大的缺陷时，声波就不沿直线传播而是沿最短时间的路径传播。
2.2 低应变法的基本理论
低应变法的基本原理就是在桩顶进行激振，同时在桩顶接收速度相应信号，对桩顶的加速度或者是速度响应时程曲线测出其实测值，对桩身的完整性分析即利用假设条件下的一维波动理论。
在桩顶使用敲击的方法给与适当的能量，但是其承载能力应该远大于其动荷载，使阻止贯入度的产生，即在只有弹性变形的情况下使桩土之间不产生相对位移。
低应变法就是通过分析激励波沿桩身反射和传播的波形来检测桩身的安全。
但是由于其结果不准确，误差较大且理论依据不足，不可以用来确定极限承载力。
低应变法的仪器设备便于携带、检测快、成本低、监测面积大而且物理数学假设完善、理论模型成熟，因此应用广泛，发展迅速。
3 超声波投射法与低应变法的特征分析
在桩基的质量完整性检测中，超声波投射法与低应变法的主要特征以及对比如表2所示。
表2 超声波投射法与低应变法的主要特征分析
在大多数的情况下，超声波法只有一小部分是检测的盲区，一般会得出比较准确可靠结果，出现漏判的情况是少之又少；低应变法的测量结果是对桩身桩基的阻抗的变化情况，它是大体的反应了对于桩身上有缺陷部位的定性，但对于是缺陷的位置或者是怎样的缺陷均不能够做出精确的判断。
4 超声波投射法与低应变法的对比结果的分析
在适用范围上，相比于超声波法，低应变法更有优势。
但由于其在检测的过程中存在一定的判断误差而且检测的精确度较低，对所涉及到的仪器设备也比较复杂且繁多，所以在目前桩的检测中相对于超声波投射法其应用范围还相对较低。
但在一些特铁路的群桩中，施工进程中并未埋设声测管，所以低应变法便成为其常用的检测桩质量的方法。
此外，对于超声波法来说，它是科学化与信息化相结合的产物，不仅能够有效地提高我国各应用结构中桩的质量检测的效率的目的，同时也能够很好的体现出我国当前的科技水平。
同时，该方法还具有新的检测方法，其具有强大的抗干扰能力，无疑该方法便可成为我国桩基检测中的有利方法。
5 结束语
总的来说，不论是超声波投射法还是低应变法都有其在工程运用中的优越性，并且对于我国的建筑行业的发展和施工进展都是不可或缺的。
因此，对于我国相关行业的技术人员来说，其应该对超声波投射法与低应变法的技术优越性、技术原理、应用实例、应用特点等有清晰、全面的了解，以便能够高效的运用到桩基的质量安全检测中。
不仅使超声波投射法与低应变法这两种检测方法得到发展，同时桩基的相关技术都能得到积极、健康、稳步的发展。
参考文献
[1]武汉中科智创岩土技术有限公司.基桩动测技术指南[R].中国科学院武汉岩土力学分院，2008.
[2]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（29）.。