周薇薇

(貴州省公路工程集團有限公司)

1 超聲波法基本原理

混凝土材料的結(jié)構(gòu)、應力應變關(guān)系以及密度等可以由聲波在樁體在混凝土中的傳播特性體現(xiàn)出來。根據(jù)波動理論，跨孔透射測試彈射性波波速近似可表示為

式中:E為介質(zhì)楊氏彈性模量;μ為介質(zhì)泊松比;ρ為介質(zhì)密度。

聲波透射法檢測的理論依據(jù)就是聲波在樁體中傳播的參數(shù)(頻率、振幅、聲速等)與混凝土介質(zhì)的物理力學指標(如密度、強度、動態(tài)彈性模量)的關(guān)系。

(1)振幅與混凝土質(zhì)量的關(guān)系

聲波穿過混凝土后的能量衰減程度可以由聲波的振幅所表征，振幅強弱和粘塑性有關(guān)。振幅明顯下降則表明混凝土內(nèi)部出現(xiàn)夾泥、蜂窩等缺陷，從而導致的能量吸收和散射衰減。

(2)頻率與混凝土質(zhì)量的關(guān)系

聲波脈沖具有多種頻率成分，是復頻波。不同頻率的聲波穿過混凝土后的衰減程度也不相同，頻率越高，衰減越嚴重，因此接收到的信號主頻率向低頻漂移。衰減因素的嚴重程度決定漂移的多少。當接受主頻率明顯降低時，則說明嚴重衰減，即遇到缺陷。

(3)聲速與混凝土強度的關(guān)系

首先，波速可以反映混凝土的彈性特質(zhì)，同時其彈性特質(zhì)又和混凝土的強度有關(guān)，所以聲波在混凝土中的傳播速度與其本身的強度有很大關(guān)系;其次，對于組成材料相同的混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部孔隙率越低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密，波速越高，則其強度也越高。

(4)波形與混凝土質(zhì)量的關(guān)系

如果混凝土內(nèi)部嚴重缺陷，無法接收到聲波，若首波平緩且振幅小，同時后續(xù)波幅度增加不夠，且波形畸變，則說明混凝土內(nèi)部有缺陷;首波陡峭，振幅大，第一周波后半周期即達到較高振幅且接收后包絡線為半圓，同時波形無畸變，則混凝土內(nèi)部正常。一般通過上述關(guān)系來判斷分析混凝土的質(zhì)量是否合格，分析基樁的完整性。通常都是先通過全面普查進行平測，若碰到缺陷在進行斜測和扇形掃描，從而來對缺陷進行定位。

2 檢測方法對比分析

(1)所測得的波速。超聲波法測得的波速為三維波速，低應變法所得波速為一維，一般小于超聲波法所得波速。

(2)測試盲區(qū)。超聲波法主要在聲測管的外圍存在盲區(qū)，在樁身沒有保護層或者保護層厚度不夠的情況下，無法測出缺陷。而低應變法的盲區(qū)則主要在樁身上部，因為脈沖信號很大，在第一個脈沖內(nèi)，無法測出缺陷。因此常用高頻窄脈沖來測試淺部缺陷。

(3)對缺陷的表現(xiàn)。應用超聲波測試后，發(fā)現(xiàn)有夾泥現(xiàn)象，但低應變法可能測不出任何缺陷。而在某些斷樁的情況下，超聲波測試就不易發(fā)現(xiàn)，往往可以由低應變法測出。對于較厚的沉渣，兩者則均可測出該缺陷。

(4)測試長度。超聲波法沒有長度限制，只要連線足夠即可。而低應變法則對長度有所要求，否則樁與周土耦合時，大部分能量擴散到樁周土中，導致無法測出缺陷。

(5)對缺陷反應程度。超聲波法靈敏度高，可測出較小缺陷，且可判斷缺陷長度，而低應變法只能測試較大缺陷，卻無法準確判斷缺陷長度。

因此，在工程中，必須根據(jù)實際情況，選擇測試方法，結(jié)合兩者的優(yōu)點使用，從而保證樁身質(zhì)量。

3 實例分析

某斜拉橋，橋墩及引橋共11個墩身，為花瓶型空心板式，其高均大于40 m。

分別使用超聲波透射法和低應變法對其同一樁身進行檢測得出如下結(jié)果。

超聲波法:該樁的 1-2、1-3、2-3三個剖面均在7.0～8.0深度范圍出現(xiàn)缺陷，且 PSD、波速、振幅均小于判斷標準，其樁身存在嚴重缺陷，取芯驗證后，發(fā)現(xiàn)此處全斷面夾帶泥沙，形成斷樁，應進行處理整治。

低應變法:7.5 m左右出現(xiàn)嚴重缺陷，且無法檢測到樁底反射信號，應取芯驗證。

由此看來，兩種方法在檢測樁身質(zhì)量上各有各的特點和適用條件。超聲波法成熟可靠，且檢測細致全面準確，監(jiān)測范圍廣泛，不受樁長度直徑限制，信息豐富。低應變法費用低且操作簡單，檢測速度快，是最為常見的方法。但兩者又有各自的局限性和缺點，超聲波法成本高且存在一定檢測盲區(qū)，低應變法對缺陷只能做出定性判斷。

4 小結(jié)

總之，在各種樁基工程的質(zhì)量檢測程序中，應先采用低應變反射波法做面積性普測，對重要基樁做超聲波透射法進行精細檢測，對淺部缺陷使用開挖處理，對存在深部缺陷的樁體進行取芯檢測，也可同時配合使用高應變檢測法和靜載法共同完成樁身承載力和完整性的檢測，以更好的保證工程質(zhì)量。

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［1］吳剛.超聲波投射法與低應變法在基樁檢測中的對比分析［J］.貴州大學學報(自然科學版)，2011，28(6):82-83.

［2］何通，李豐.動測法在樁基檢測中的影響因素分析［J］.科海故事博覽·科技探索，2012，(3):104-105.

［3］劉占文.超聲波法和低應變法在橋梁基樁檢測中的應用［J］.山西建筑，2012，38(29):59-60.