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）.。