低应变反射波法在大连基桩检测中的应用

摘 要：论述了桩基检测中的低应变反射波法的基本原理及影响因素。结合工程实例，分析实测波形曲线，确定桩的缺陷位置并进行判定。最后对低应变反射波法及声波透射法进行了优缺点比较。

关键词：低应变反射波法；基桩；实测波形曲线分析

1 前言

近年来，随着国民经济的快速发展，公路、桥梁、高铁、商场、高层住宅等各种工民建筑出现蓬勃发展的趋势。被誉为“北方明珠”的大连，自然起到了引领东北经济发展的带头作用，各种标志性工程也随之应运而生。作为建筑物主要基础形式之一的桩基础，由于设计、施工、质量检测等方面往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在断桩、缩颈、沉渣过厚、露筋、离析等桩基质量问题。因此，保证桩基检测质量是工程建设不可缺少的一个重要环节。

2 低应变检测的基本原理

低应变检测是通过应力波（反射波）沿桩身传播时，当桩身的波阻抗发生变化会产生反射的原理，通过分析反射波的幅值、相位、到达时间，得出桩缺陷的大小、性质、位置等信息，最终对桩基的完整性给予评价。当桩身存在明显波阻抗差异界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）等部位将产生反射波。经过仪器接受放大、进行数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射波，进而判断桩身完整性。

由于这种方法经济、快速、方便，可用于大批量检测，且相比其他方法准确度也较高。因此，国内外主要用低应变方法进行桩身完整性的判断。

3 影响低应变检测的因素

大连地区主要桩型为混凝土灌注桩、人工挖孔灌注桩和混凝土预制桩。由于预制桩表面比较平整，只要注意表面干净，无积水即可。混凝土灌注桩和人工挖孔灌注桩则要注意桩头处理。

3.1 桩头

桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。一般情况下，灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净，无积水，激振点和传感器安装点尽量处在同一水平面上。

3.2 传感器安装

传感器的耦合剂粘接时，粘接层应尽可能薄，激振以及传感器安装均应沿桩的轴线方向。激振点与传感器安装点应远离钢筋笼的主筋，以减少外露主筋振动对测试的干扰。

对实心桩的测试，传感器安装位置宜为距桩心2/3半径处；对空心桩的测试，锤击点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成90 夹角，传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。

3.3 激振点及激振方式

根据桩径大小，桩心对称布置2-4个检测点，每个检测点记录的有效信号数不应少于3个点。

大连地区对长大桩测试一般用力棒敲击，其能量大，脉冲宽，频率低，桩底及深部缺陷的信号反射较强烈，适宜于桩底及深部缺陷的检测。对于中短桩一般用小锤敲击，其能量小，脉冲窄，频率高，可较准确地确定浅层缺陷的程度和位置。在实际检测中，用小锤测长大桩是不正确的。

4 实例分析

由于桩身缺陷种类复杂，判断桩身缺陷时，需要分辨实测曲线中是否存在缺陷的反射信号以及桩底反射信号。通过下面实际工程中检测的波形图，对桩身常见缺陷进行分析。

4.1 完整桩波形曲线

桩身完整时，仅存在桩底反射面，条件较好时，可以看到明显的桩底反射波，如图1所示。本次检测采用的是武汉岩海公司生产的RS1616-K（S）型号基桩动测仪。该桩为人工挖孔灌注桩，设计桩长为9.16m，实测桩长为8.89m，桩径为800mm，混凝土强度为C30，波速为3650m/s，桩端持力层为中风化板岩。

4.2 离析波形曲线

大连东港地块某工程采用机械成孔灌注桩，桩长13.45m，桩径为800mm，混凝土强度为C40，波速为3858m/s，桩端持力层为中风化板岩，如图2所示。本次检测采用的是武汉岩海公司生产的RS1616-K（S）型号基桩动测仪。该桩在4.16m附近有明显的同向反射，桩底信号不明显，说明该桩在4.16m附近严重离析，判为Ⅲ类桩。后经开挖验证，在4.2m处有离析现象。

4.3 桩底沉渣波形曲线

大连王家村某改造项目工程采用机械成孔灌注桩，桩长8.30m，桩径800mm，混凝土强度为C30，波速为3650m/s，桩端持力层为中风化板岩，桩端嵌入持力层深度不小于800mm，如图3所示。本次检测采用的是欧美大地公司生产的PIT-VV型号基桩动测仪。该桩在桩底可以看到明显的同向反射波，经过取芯验证，发现桩底有比较厚的浮渣。

图3 桩底沉渣实测波形曲线

5 低应变反射波法与声波透射法的比较

在大连地区实际工程检测中，由于具有检测方法简便，轻便，快速，成本低等优点，多采用低应变反射波法进行桩身完整性检测，且大连地区多为中小型桩。但由于低应变反射波法很难确定缺陷的性质，且对于逐渐扩径后突然缩径的缺陷很容易误判为缩径。声波透射法具有对缺陷判断较准确、可定量或半定量判断缺陷的位置、尺寸以及测试无肓区等优点，对于大中型桩可以采用声波透射法进行检测。但声波透射法同时也具有需要预埋声测管、检测不到一般性缩颈以及声测管问题产生误判等不足之处。因此，在实际检测中应根据现场具体情况，综合考虑桩身完整性检测方法。

6 结束语

反射波法简便、快捷，可以在较短的时间内完成大量检测工作，是基桩无损检测的一种重要方法。由于桩身缺陷类型复杂和人员的技术水平等因素所限，运用低应变检测波形来分析判断桩身完整性是一项较为困难的工作，因此对桩基检测情况的判定应综合考虑各种条件，并且应在实际检测中不断积累经验，提高检测水平，为新建工程提供准确可靠的检测结果。

参考文献

[1]刘岩，刘静，程鹏.浅析低应变反射波法在基桩检测中的应用.河北：勘察科学技术，2009年第5期

[2]陈凡， 徐天平， 陈久照.基桩质检侧技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003

[3]孟锋，张华.低应变反射波法在基桩检测中的应用.太原：太原科技，2008年第6期