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基桩完整性检测技术的探讨 　　【摘要】铁路客运专线建设标准高，技术、质量要求严格，需要对桩基工程质量的快速检测技术进行研究总结，提高检测质量与效率。从影响基桩质量检测结果的技术人员素质、方法选择、过程操作、管理等方面，提出了较合理地解决基桩完整性检测常见问题的技术方案。 　　【关键词】基桩；完整性；检测；分析；方法比较 　　 　　铁路客运专线建设工程中大量使用了桩基础，对桥梁基桩和路基基础工程桩等隐蔽工程质量的快速检测提出了更高的要求。在不破坏基桩结构的情况下，直接在基桩上进行测试或在其内部钻取芯样，检测基桩的完整性、内部质量、推定其强度及质量缺陷，具有快速、简便、直观和无破损等优点的基桩检测技术，在质量检验中得到了广泛的应用。每一种检测技术和方法都是建立在各自理论基础之上的，有其特点，也有其局限性，超出一定的应用范围，就会给其判释精度和判定结果带来较大的误差，有的甚至是误判，影响工程质量的最终评价。近年来，铁路工程基桩检测技术取得了较大的发展，由于各地区复杂的地质条件和不同的桩型、不同的施工工艺，以及各种检测方法的局限性，单一检测方法往往难以作出科学、准确、合理的判断，检测技术的实际应用还需进一步总结。 　　1.基桩完整性检测方法及特点 　　目前常用的基桩完整性检测方法有低应变反射波法(又称瞬态激振时域频域分析法)、声波透射法和钻芯法等。 　　1.1低应变反射波法 　　1.1.1基本原理 　　将基桩假定为连续弹性的一维均质杆件，且不考虑桩周土体对应力波沿桩身传播的影响，桩的弹性体振动模型是直杆纵向振动。其原理是在混凝土桩的桩顶施加竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面时，将产生反射波，通过实测桩顶加速度或速度响应，籍一维波动理论分析判定桩身混凝土的完整性、桩身缺陷的性质和程度及其位置。 　　1.1.2技术方法特点 　　该方法最大的特点是快捷方便、效率高，基本不制约工期，检测费用相对较低，并能够实时做出判断。作为一种快速、有效的检测手段，多年来始终高效应用于铁路基桩质量检测中。但是受弹性波传播特性和激发能量的制约，对于长桩(通常认为是大于50.0 m)的桩底判别比较困难。对于桩身质量和桩长的判别受干扰因素(如缺陷反射、地质变层反射、桩端持力层岩性、桩身截面突变、激振方式选用、桩头的处理情况等)也较多。 　　1.2声波透射法 　　1.2.1基本原理 　　由发射换能器(探头)间断地发出不连续的以一定重复频率(100 Hz或50 Hz)的超声脉冲波穿过混凝土到达接收换能器，接收的声波将携带丰富的有关混凝土结构特性、材料特性的信息，准确测定接收声波的各种声学参数的量值及变化规律，分析判断混凝土的结构完整性。以声波在混凝土中的传播速度、接收信号的振幅、频率和波形特征作为基本判据，判定桩身混凝土桩的质量。 　　1.2.1.1声速 　　根据声波首波到达的时间t，发射与接收换能器之间的距离l，按下式计算混凝土的声速c。 　　c=■ 　　声波在无限体均匀介质中的纵波声速c与介质的弹性模量E、泊松比v、质量密度ρ有关，可由下式表示： 　　c= ■ 　　上式显示混凝土的声速与其弹性模量正相关。研究表明混凝土的模量与其质量也是正相关，因此混凝土的声速越高，其质量也越好。 　　1.2.1.2振幅 　　声波在混凝土中传播时，其能量会逐渐衰减，率减的大小可由接收信号的振幅来表示。声波在混凝土中的衰减主要有吸收衰减、散射衰减和扩散衰减3类。吸收衰减是与质点振动时的阻尼有关，混凝土质量越差，阻尼就越大，吸收衰减也就越大；散射衰减是声波在传播中遇到界面发生散射(漫反射)而引起能量减小，混凝土越不均匀、界面越多，衰减越大；扩散衰减是由声场扩大引起的，它只与传播距离有关。当声测管间的距离一定时，声波的能量衰减与混凝土的质量密切相关，混凝土质量越差，衰减越大。 　　1.2.1.3频率 　　发射换能器发出的脉冲声波为复频波，其主频为发射换能器的标称频率。复频波在传播过程中，高频成分比低频成分衰减得快，并且混凝土质量越差，高频衰减越大。因此接收到的信号向低频端漂移，并且混凝土质量越差，接收信号的主频越低。 　　1.2.1.4波形 　　超声脉冲波在混凝土中传播遇到缺陷时会产生反射和绕射。当混凝土中存在较大缺陷时，直达波、绕射波和反射波会经过各种不同的路径到达接收换能器，收到的信号是上述各种波的叠加，造成接收信号波形畸变，因此可根据波形分析判断混凝土质量。 　　1.2.2技术方法特点 　　声波透射法在公路工程基桩检测中应用较早。近几年来，随着客运专线铁路工程基桩检测的需要，也广泛采用。该方法的优点是检测细致，结果准确可靠，并可估算混凝土强度；检测不受桩长和桩径的限制，对桩长的判定直接有效，受其它