低应变反射波法在桩基检测中的应用

低应变反射波法在桩基检测中的应用

司跃文

关键词：低应变反射波法；桩基检测；应用

1、低应变反射波的原理

低应变反射波法是建立在波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆。根据桩底信号，计算桩身应力反射波速，判断桩身完整性及其缺陷类型及部位。

式中：vp，桩身混凝土的波速（m/s）；L，桩身全长（m）；tr，桩底反射波的到达时间（s）；tr'，桩身缺陷部位反射波的到达时间（s）；vpm，同一工地内多根已测合格桩桩身纵波速度的平均值（m/s）；L'，桩身缺陷的深度（m）。

通过在桩顶施加低能量的激振力或其他形式的冲击力，冲击能量以应力波的形式沿桩身传递，引起桩身及周围土体的微幅振动，当桩身具有缺陷时（如缩颈、夹泥、扩径、裂缝、蜂窝、离析等），该位置的桩身波阻抗就会明显变化，这时，一部分应力波会反射传到桩顶的接收传感器，另一部分透射继续向桩底传播。通过波动理论或机械阻抗理论对应力波反射信息进行分析，就可以判定桩基的施工质量与桩身完整性及缺陷位置。低应变反射波法具有快速高效、操作简单、准确经济、无破损检验等优点，使其得到越来越广泛的应用。根据桩底信号，计算桩身应力反射波速，判断桩身完整性及其缺陷类型及部位。

2、桩基检测中现场测试的必要流程

首先是准备阶段，桩基检测的重要条件就是获取数据，为了提高精度，获取更为真实、准确的科学数据，就需要打好提前量，在做好准备工作的基础上，为后续项目的高效推进提供科学保障，其中不仅涵盖着对应用资源的整理及收集，对应用设备进行适应性及针对性选择更是不可或缺的。因此只有准备工作的完善程度与预期目标高度相符，才能确保测试结果达到高精度指标；其次，推进检测流程：在开展检测工作前，最为主要的就是对检测应用设备进行细致的检查，在确保其应用能效能够充分发挥的基础上，根据监测指标设定参数值，开展清理工作，将桩头位置进行固定，使其保持平稳状态；为了便于接收信号，需要将传感器设置在桩顶预先设定的位置上，对激振程度进行选择；对波形曲线进行合理选择，为后续研究工作提供参考依据；最后，利用计算机技术对数据进行分析，在结合实际情况的同时，得出相应结论。

3、低应变反射波法在桩基检测中的应用

某工程采用直径1000～1400mm、桩长23～26m的钻孔灌注桩作为围护结构。通过检测围护结构桩的质量，从中找出1、2、3、4、5号桩各自存在的问题。其中，1号桩完整无缺，有效反射桩底信号，芯样也保持完整性，强度符合要求。但是，2号桩在13.5m、6.8m和3.5m等多处都发生离析的状况，在经过钻孔取芯之后，明显发现在3～14m的地方离析比较严重，特别是经过高压灌浆补强后，经过第二次动测，发现大大降低了缺陷反射。

3.1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。在具体的施工中，要想做好相关的桩基检测工作，工作人员首先要做到充分的准备工作。在采用超声波检测技术时，工作人员需要把测绳绑在钢筋上，确定牢固之后，对声测管进行处理，清理其中的杂质，防止其出现堵塞。在检测之前，如果发现了堵塞，要及时的进行处理，然后往管道中注满清水。在采用低应变检测技术时，要把桩头进行打磨，然后开展凿除工作，确保桩顶达到设计的要求，最终保证桩顶的清洁。

3.2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。（1）保证与桩顶面垂直，粘结牢固，可选用黄油、石膏、橡皮泥等耦合剂。（2）对混凝土预制桩，边长大于630mm时最少3个测点；边长小于630mm时不可少于2个测点。（3）；对混凝土灌注桩，桩径大于1000mm；时最少4个测点；桩径小于1000时，最少2个测点。传感器适合安装于距桩中心；1/2～2/3；半径处。（4）测预应力混凝十管桩时最少2个测点。

3.3现场检测

（1）低应变检测

在低应变检测时，首先要清理出平整的桩头，调整仪器设置相关参数，可选用黄油作为加速度传感器与庄痛殴平整部位的耦合剂，用力锤在桩头激发能量脉冲，可多次激发，以便选取较为理想的曲线保存，最后对采取的数据进行分析、计算并评价桩身质量。

（2）声波检测

在声波检测时，先在声测管中注满清水作为耦合剂，再检查声测管的畅通情况，测量声测管的内径、外径及各声测管之间的距离，将北面的声测管记为1号声测管，顺时针方向依次为2号，3号声测管，再将换能器置入声测管中缓慢沉入桩底，尽量避免周围的噪声影响，然后在仪器上设置好相关参数后，将换能器匀速提升，开始采集数据，最后对所采集的数据进行分析、计算并评价桩身质量。

（3）检测结果

对采集的低应变数据与声波数据，进行相应的去噪处理、及适当的增益后，进行分析推断。为96号桩的低应变反射曲线，该桩砼强度为C30，桩长14.0m，与设计桩长相符，平均纵波波速为39278m/s，观测波形完整，桩底有少量沉渣，为完整嵌岩桩，是Ⅰ类桩。

4、低应变反射波的实践应用

4.1桩的养护与桩头处理

CFG桩在成桩之后，需要堆载养护一定龄期，由于施工的原因，经常在未到龄期前便进行开挖，这样易造成桩头的损坏以及波速的不足。桩头的切除与磨平也是现场检测的准备工作，然而，现场施工人员经常忽略。桩头部分经常有浮浆，此时测试信号很不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。一般情况下，在测试前进行桩头切除，这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。

4.2桩周土层的影响

应力波在桩身中传播时，受到桩身材料、刚度及缺陷以及桩周土层等等诸多因素的影响。当桩周土从软质土层变化到硬质土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似扩径的反射波，相反地，而当桩周土从硬质土层变化到软质土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似缩径的反射波。另外，某些CFG桩桩身与桩周连接好，且桩身波阻抗与桩周波阻抗相差不大，则难以满足低应变发射波法检测原理，就会导致低应变反射波法失效。

总之，随着国家经济和社会的发展，各种大型建筑都修建起来，由于场地的表层土质不足以承载拟建物，桩基工程是必不可少的组成部分。由于施工过程中施工质量，施工工艺，地质条件等因素的影响，桩身质量也受到影响。低应变反射波与声波透射是桩基检测中最常用的两种检测方法。对于桩身质量评价有重要作用。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。

参考文献

[1]李仁海.低应变反射波法在灌注桩桩基缺陷检测中的应用[A].；全国建筑工程勘察科技情报网、全国建筑工程勘察科技情报网华北情报站、中国建筑学会工程勘察分会.2016年全国工程勘察学术大会论文集（下册）[C].全国建筑工程勘察科技情报网、全国建筑工程勘察科技情报网华北情报站、中国建筑学会工程勘察分会：，2016：4.