浅析低应变反射波法在桩基检测中的应用

[摘要]基桩施工的高隐蔽性，基桩质量受到多方面因素的影响。因此，基桩检测对于确保工程质量具有至关重要的意义。如何测定缺陷的位置，并准确地对其进行评价处理已成为基桩质量检测的一个核心问题。本文介绍了低应变反射波法，首先简单介绍了其原理和测试流程，然后分析了其应用要点，以供参考。

[关键词]低应变反射波法 桩基检测 应用

[中图分类号] P623 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-185-2

0引言

目前常见的检测方法有低应变反射波法、钻芯检测法、声波透射法等，综合工期、成本、精确度和安全性等因素加以考虑，低应变反射波法检测速度快、工艺简单，可实现无破损检测且成本划算，综合性能较好，在现代建筑桩基检测中有着广泛应用。

1低应变反射波法检测技术简介

低应变反射波法又叫应力波法，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，在沿桩身传播过程中，遇到应力波阻抗不连续界面（ 如缩径、扩径、蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷） 和桩底面时，将会发生反射和透射，用记录仪记录下反射波在桩身中传播的波形，通过对反射波的曲线特征的分析即可对桩身的完整性、缺陷的位置进行判定。

低应变反射波法检测的优势：（1）操作简单易行，测试设备轻便，成本低，不受作业条件限制，检测快速，单桩试验时间仅为静载试验的1/50左右。（2）检测数量多，不破坏桩基，获得的数据准确可靠，规律性好，判读明了简洁，便于对桩基工程进行普查。（3）费用低廉，单桩测试费约为静载试验的1/30左右，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力。

低应变法频域分析具有一定缺点，这种方法不能准确的判定基桩缺陷类型（例如扩径、缩颈、夹泥、离析等），对于缺陷位置的计算也存在较大物误差。 因此，一般将频域分析作为时域分析的有效补充或者有时可作为时域分析的验证，通过两种方法综合判定被检测基桩质量及完整性，结论更加可靠。

2低应变反射波法在桩基检测中的应用要点

2.1桩头的清理工作

桩头是施加荷载及接收发射波信号的关键，必须做好清理工作。很多灌注桩在成桩时都会在桩头留有浮浆，对信号的准确性影响较大，甚至会出现反向脉冲。所以测试人员决不能偷懒，置浮浆于不顾，而应及时清理，将浮浆凿除。传感器要安放在桩头，为方便安装，同时也为了提供一个良好的锤击平面，有必要对桩头进行打磨，确保桩头平整光洁，没有裂纹、破碎等现象。

2.2正确安装传感器

传感器是测试中的重要部件，其自身性能和质量直接关系到后面信号转换的准确性。一般而言，质量轻且离桩头近的传感器的传递性较好，接收的反射信号也较为真实。所以在安装时常选择牙膏作为耦合剂，也可在桩面上使用一些粘结剂，使传感器更加牢固。为保证采集的信号更加准确，能够更真实地绘制波形曲线，应采用高度灵敏的加速度传感器。其安装位置也颇为重要，实心桩应安装在距桩心2/3半径的位置，空心桩则应安装在桩壁厚度的1/2 处，并保证传感器和锤击点处于同一个水平面，且尽量和桩体的中心线成90度夹角。

2.3合理的激振操作

锤击产生的能量应能够传播到底部，且保证反射的信号不会太弱，不然都会影响到测试结果。对于大桩，多选择重量大的铁球，能量大、脉冲宽，可检测桩体深部缺陷。若异常处位于浅层，可利用小锤判断。桩长较大时，高频波不易采集反射信号，所以常换做低频率脉冲波，然后用高频波检测上部缺陷。

2.4信号采集及处理

选择合理的仪器并设置好各项参数，如果多次测量的结果偏差较大时，应及时分析原因并解决，尽量清除所有的不良影响因素。为防止过多的随机干扰，可增强信号并增加激振和接受信号的次数。好的波形较为光滑，能够精确地反映桩体实际情况，没有振捣波形，且最终会回归基线。

3低应变反射波法在桩基检测中的应用注意事项

3.1桩身完整性质量检测的标准问题

随着桩基完整性检测方法的不断进步，桩基规范对桩身的完整性类别进行了划分，把桩基分为Ⅰ类桩、Ⅱ类桩、Ⅲ类桩和Ⅳ类桩。其实这种划分方法没有一个统一的依据。由于这种检测方法只是对桩基本身的材料、尺寸、缺陷度等几方面的质量问题进行检测，所以这种划分方法和这种检测方法完全依赖于承载力能否达标。而低应变法还不能直接检测桩基承载力，并且这种检测方法对于桩基本身的承载力依赖较大，完全凭检测人员的经验判断，因此在实际施工过程中完全可能存在低应变法检测的桩身存在严重缺陷。在设计院设计承载力保守的情况下，静荷载试验仍然是可以通过的，低应变检测合格的桩基，如果桩端没有打入持力层，其承载力也有可能不满足设计要求。所以这种检测方法不能定量，低应变检测桩基方法还只能是一种检测桩身缺陷的定性分析方式。

3.2不同类型桩的缺陷特征

桩身完整性检测的分析，要结合各种自然因素、人为原因以及施工地地质的具体情况，还有施工中做的记录等多方面综合考虑，然后进行判断。桩身的缺陷对于预制桩来说，多数表现为桩顶破裂或者是浅部有裂痕等，如果在运输中没有出现损坏或者是接桩不良的现象，那么这类桩基本是安全可用的。对于灌注桩桩身的完整性检测过程比较繁杂，因为桩成型之后不可见，其质量不仅受到施工过程中人为因素影响，还受自然因素如地质条件等因素的干扰，一般缺陷是缩径、扩径、混凝土离析等，其中缩径情况严重会断裂。还有开挖时机械的损坏，这类桩的检测曲线比预制桩复杂的多，截面具有变化性，这也是缺陷的表现，很多的情况下会使曲线更加混乱，分析过程就会困难重重。而桩周围的土对曲线影响也较大，因为土和桩同时受力，并且土的摩擦力和阻力不是均匀分布的，如果摩阻力突变，那么桩土系统阻抗也会突变，这就对应力波的传播造成了严重的干扰。还因为其本身会出现反射情况，使缺陷判断的难度大大增加，在检测过程汇总，桩身周围土的分布一般是上部是硬土，下部是软土，应力波通过这样的界面后，土的摩阻力减小，这样使其引起的阻抗也有所降低，缩径的假象就很容易出现了。而这种界面的变化性也较大，受到地层和地下水位变化等因素影响，也是发生事故频率较高的地方。沉管灌注桩会受到施工时给相邻桩带来的干扰，如果施工中没有合理安排顺序，尤其是在小桩距的施工中，相邻桩桩身的质量问题就难以保证，特别是浅部，频繁出现的缺陷是断裂。

3.3深部缺陷检测问题

低能量高频入射波传播时衰减严重，传递的深度有限，不宜用于长大桩测试，而高能量低频宽脉冲有利于深部缺陷的检测。桩底混凝土与桩端持力层阻抗相差越大越容易测出桩底反射波，强度高、龄期长的桩在相同施工条件下桩底反射更明显，都说明了桩周土阻力、桩身强度、桩身阻抗多变对应力波的影响，使得我们的桩身有效测试深度变化大，有时很难测出深部缺陷。

3.4地质条件对检测结果的影响

由于土层的突变，造成桩周土的波阻抗发生了变化。当桩周土从软土层变化到硬土层时，将会产生类似扩径的反射波，而硬土层中有软弱的桩周土夹层时，会在相应界面处形成类似缩径的反射波。只有了解地质情况、考虑桩周土对采集波形的影响，才能对基桩质量产生合理判断。要仔细分析哪些缺陷是因施工质量引起的，哪些受桩身构造、成桩工艺、土层影响造成的类似缺陷信号，应结合经验，参照本地区、本场地的同类型桩进行综合分析，方可得到较为准确的判断结果。对于嵌岩桩，要看桩底沉渣、桩端持力层，如果嵌岩程度良好，可视为杆件的固定端，那么嵌岩桩的桩底反射波形与激振脉冲方向是相反的。当桩底的岩石与桩身混凝土的波阻抗相差不大时，桩底反射不易识别。如在同一场地、同一施工条件下其他桩桩底反射不明显，而有些桩能测出明显的桩底反射，有可能是桩底沉渣较厚。

4结束语

为确保桩基稳定可靠，需采用合理的方法对其性能加以测试。低应变反射波法具有诸多优势，但在实际应用中还需进一步完善。低应变检测作为一种基桩检测方法在实际工程应用中有其优越性，但同时也有其局限性，其所能获取的信息尚不足以对缺陷做出较为准确的定量判断，对于工程中发现有严重缺陷的桩还应结合其他检测方法进行复查，不同地质概况会对低应变的实测波形产生影响，这种影响往往会导致误判，有必要结合其他检测方法来一起验证，并最终作出综合判定，以减少误判率。由于设备轻便、检测速度快、对场地要求小等特点，低应变法在各种桩基检测工程中得到了广泛的应用，但仍存在一些问题。只有不断改善检测仪器的性能和质量，研究更优越的桩基检测技术，把桩基检测方法与智能信号分析方法结合起来，桩基检测技术才能得到更长远的发展。

参考文献

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