低应变法和声波透射法在桩基检测中的应用及特点分析

桩基础工程在施工过程中容易受到机械设备、地质环境、施工人员等因素影响，其工程质量直接影响到其上部主体的稳定和结构的安全。因此，对桩基础质量进行检测是有效排除工程安全隐患的重要保障。常见的桩基检测方法有声波透射法、低应变反射波法、高应变法和钻芯法。从桩基工程的安全性、可靠性来看，需要综合应用多种检测方法进行评价和印证，以提高检测质量，及时发现问题，减少工程隐患。

低应变反射波法

低应变法是基于一维波动理论，检测桩基时假定桩身为一维、均匀连续各向同性的弹性直杆件，且桩周土介质均匀，土介质对桩体的作用是沿桩身向的阻尼力作用。在检测桩基时，用手锤敲击桩顶，给桩一个脉冲力，这时桩身顶部会受到瞬态竖向激振而会产生竖向弹性应力波，应力波会沿桩身向下传播，这时若出现桩底虚土、断桩、沉渣或严重离析以及桩身截面积缩经或扩径时，便会出现明显波阻抗差异界面，产生反射波。通过滤波、数据处理，从而判断出桩身各部位反射信息，据此得出该桩身是否完整或缺陷，以及缺陷的位置及程度等

低应变法并不能检测到桩基的所有问题，例如，当被检测的桩身存在呈过渡性变化特点时便没有较为明显的界面变异，相关的缺陷信息便难以在低应变法测得的曲线中看出。此外，若被检测的桩周围土层或岩介质阻力太大，这时缺陷桩基本身发出的反射信号会被削弱或抵消，难以被检测出。

超声波透射法

声波透射法是基于声波在被检测的桩基中传播过程中是否会出现透射、反射以及绕射等现象从而判断桩基是否完整或存在缺陷的一种方法。具体而言，当人工法发射出的超声波在没有缺陷、介质均匀的桩基中传播时波速正常，波形也完整，不会呈现出明显的畸变现象（图4）；当桩基内部存在断裂、离析、空洞、夹泥等缺陷时，超声波在有缺陷的桩基中传播时波形就会受到较大影响，缺陷与混凝土之间形成界面会改变超声波的传播状态（如出现反射、散射甚至绕射等情形），波形缺失或畸变，波速也会明显低于正常值（图5）。据此可以判断出桩基是否存在缺陷。

低应变反射波法、声波透射法应用特点

从检测原理分析看，低应变法针对的是桩基的完整性检测，通常是将激振点设置于桩中心，检测时，将传感器固定于距桩中心半径2/3处。低应变法检测是通过桩身阻抗变化情况来性判断桩身是否在缺陷，以及缺陷的程度。对于存有缺陷的桩基缺陷方位、类型或缺陷范围大小则难以判断。此外，低应变法检测的结果常常受到检测技术人员的技术水平、桩长、桩径和场地条件的影响。低应变法测试简便，成本较低，检测的结果可靠，但受到外界因素的干扰较大，当被检测的桩基存在多个缺陷时难以有效判别。

声波透射法检测细致准确，受桩径、桩长和场地等因素影响较小，但声波透射法只能定性确定完整性，难以定量，且需要预埋声测管，检测程序较为繁琐，成本也较高。此外，在实际检测时，由于相关保护措施不到位，容易造成声测管堵塞或倾斜，这些都极易造成检测数据值变异或不完整。

基于低应变法与声波透射法的上述特点，单一采取某种检测方法在桩基检测过程中都会存在一定的局限性，无法全面反映被检测桩基的实际情况。因此，在桩基完整性检测时可选择两种检测方法综合应用，发挥各自的优点。例如，对于直径大、桩身长的桩基应100%预埋声测管，做好声测管的保护措施，防止堵塞或倾斜。对于少数声测管堵塞或声波穿透检测出现异常情况时，选择低应变法进行复测，从而综合判断桩基完整性及等级。而对于直径小、桩身短的灌桩，可选择部分预埋声测管，以低应变法检测为主。低应变法与声波透射法综合应用能够从整体角度和细节角度对桩基工程质量进行评价。