低应变反射波法在桩基检测中的应用研究

低应变反射波法在桩基检测中的应用研究

陈晖

泰州益泰建设工程检测有限公司 江苏 泰州 225300

摘要：基桩结构的高隐蔽性和基桩的质量受许多因素影响。因此，桩基检测对确保工程质量非常重要。在基桩的质量检查中，如何识别缺陷部位，准确评估和处理是一个重要的问题。在本文中，我们将介绍低应变反射波方法，分析其原理和检测步骤，然后分析其应用要点。

关键词：低应变反射波法；桩基检测；应用研究

自进入新时代以来，由于我们经济和社会的飞速发展，当前的建筑工程技术得到了极大的改善，不仅有效地提高了我国建筑工程的施工质量，而且也进入了新时代。桩基由于其安全性和可靠性而成为建筑工程基本结构的一种非常重要的形式，因此被广泛应用于建筑工程行业。另外，与其他工程不同，隐蔽工程桩基由于对施工技术和地质条件非常敏感，其质量难以满足施工要求，因此不可避免地成为工程，从而导致整体施工质量的提高，加强桩基质量检查具有非常重要的现实意义。

1. 低应变反射波法的基本原理

通常，桩的长度比桩的直径长得多，可以将桩简化为受约束的一维线性弹性均质构件，并且将其振动模型视为一维直杆的纵向振动。依据弹性波理论，地震波传播的弹性。当遇到不连续的波阻抗界面时，会发生反射和透射。即，桩的几何尺寸，截面材料的物理性质等的变化将相应地改变波阻抗，从而确定桩体的完整性和缺陷。如果弹性波遇到波阻抗降低的边界表面，也就是说，如果桩具有诸如颈缩或强度降低之类的缺陷，则入射波的符号和反射波相同，表示速度信号入射波的速度信号同相。当弹性波遇到波阻抗增加的界面时，即在桩体内发生颈部扩张现象时，入射波和反射波的符号反转，并且反射波的速度信号为速度入射波的信号。上述情况表明，如果在桩的顶部检测到的反射波信号与入射波信号同相，则存在缺陷，即桩的横截面在相应位置或质量上会减小的混凝土很差。相反，如果反射波信号与入射波信号相反，则表明在桩上的相应位置存在颈部扩展缺陷。

低应变反射波法是测量桩的阻抗Z变化的应力波反射规律。根据测得的应变反射波的特性（例如波形，相位，幅度，频率和波到达时间）来估计单个桩的完整性。低应变反射波法假定桩是横截面相等的细杆，且桩周围没有侧向阻力。在上边缘受到激励力或其他形式的振动冲击后，冲击能量为以应力波的形式沿桩身传递，传递过程基于一维波动方程作为数学模型。而且，该构件的横截面的变形保持平坦，并且该构件的变形与该力成比例。基于振动理论，桩的纵向振动的微分方程为：

在等式中，u是质点的位移，t是时间，x是振幅，c是弹性波的纵向速度。E是介质的弹性模量，ρ是介质的密度，ρc是波阻抗，Z =ρcA是广义波阻抗，A是横截面积。当用手锤或推力棒击打桩的顶部时，所产生的应力波将以波速C沿桩体向下传播。当应力波通过桩的阻抗Z（Z =ρAC）的边界表面时，由于诸如颈缩，异物夹持，混凝土分离和膨胀等变化，应力波的一部分会反射并向上传播。另一部分向下传输到桩的底部，然后从山的底部反射。安装在桩顶的传感器接收反射的信号，然后桩测试仪执行诸如信号放大之类的处理，以获取速度/时间历史曲线。根据曲线的形态特征，可以确定阻抗变化的位置并检查列的长度。

二、低应变反射波法在桩基检测中的应用要点

（一）桩头的清理工作

桩头是加载和接收发射波信号的关键，需要清理。桩形成时，许多现浇桩都会在桩头上留下乳状液，这对信号精度乃至反向脉冲都有重要影响。因此，测试仪不应忽略浮浆，而应及时清理以除去浮浆。传感器应放置在桩头上，为了便于安装并提供良好的打击表面，应对桩头进行抛光，以确保桩头平坦且无裂纹和折断。

（二）正确安装传感器

传感器是测试的重要组成部分，传感器本身的性能和质量与后续信号转换的准确性直接相关。一般而言，传感器越轻，离桩头越近，它接收到的反射信号就越真实。结果，黄油通常在安装过程中用作偶联剂，并且可以在桩的表面上使用粘合剂以使传感器坚固。应该使用灵敏的加速度计，以使收集的信号更加准确，并允许更真实地绘制波形曲线。安装位置也很重要，实心桩的安装距离桩心应为半径的2/3，空心桩的安装深度应为桩壁厚度的1/2，传感器和冲击点应位于同一水平面，然后尝试与木桩中心线成90度角。

（三）合理的励磁运行

锤子产生的能量必须能够传播到底部，并确保反射信号不会太弱。如果不是太弱，则会影响测试结果。对于大桩，请选择具有高能量和宽脉冲的重型测杆，以检测深桩缺陷。如果浅层有问题，可以用小锤子分辨。较长的桩长使高频难以收集反射信号，因此通常用低频脉冲波代替它们，并使用高频来检测顶部缺陷。

（四）信号采集与处理

选择适当的设备并设置各种参数。如果多项测量结果存在较大偏差，请分析原因并及时解决，以消除所有不利因素。可以增强信号以增加激励和信号接收的数量，以防止过度的随机干扰。好的波形更平滑，可以在没有振动波形的情况下准确反映桩的实际情况，并最终返回到基线。

三、低应变反射波法在桩基检测中的应用注意事项

（一）桩身完整性质量检测的标准问题

随着桩基础完整性检测方法的不断改进，桩基础规范被划分为桩完整性类别，桩基础又分为I型桩，II型桩，III型桩和IV型桩。实际上，这种划分方法没有统一的依据。由于此检查方法仅检查质量问题，例如基体材料，桩的缺陷大小和缺陷程度，因此，此划分方法和此检查方法非常适合于查看承载力是否符合标准。但是，在低应变法中，无法直接检测桩基础的承载力，在很大程度上取决于桩基础的承载力，因此可以根据检查人员的经验来判断。实际施工过程中很可能采用低应变法，但桩身存在严重缺陷。即使设计引擎的设计承载力适中，静载荷测试也会通过。对于已通过低应变测试的桩基，除非将桩端打入支撑层，否则承载力可能不适合设计要求。因此，这种检测方法不是定量的，低应变检测桩基础方法只是用于检测桩中缺陷的定性分析方法。

（二）不同类型桩的缺陷特征

桩身完整性检测的分析应结合各种自然和人为因素，特定的地质条件以及施工期间创建的记录来进行判断。在预制桩的情况下，桩身的缺陷主要是由桩的上部裂缝和浅部的裂缝引起的，但是如果桩在运输过程中没有损坏或连接不良，则基本上是安全的和可用的。

（三）深部缺陷检测问题

低能高频入射波在传播过程中会大大衰减，从而限制了它们的传播深度。高能量，低频和宽脉冲对于深度检测很有用。桩底混凝土与桩端支撑层之间的阻抗差越大，越容易测量桩底反射波，而在相同施工条件下的高强度，长寿命桩会更多地反射桩底。由于桩和桩身周围的接地电阻强度和桩阻抗的变化对应力波的影响，桩的有效测试深度波动很大，可能难以检测到深处的缺陷。

结语：为了确保桩基的稳定性和可靠性，应采用合理的方法对其性能进行测试。低应变反射波方法只能通过不断提高检测设备的性能和质量，研究更好的桩检测技术，并将桩检测方法与智能信号分析方法结合起来才能长期发展。

参考文献：

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[2]刘晓明.低应变反射波法在桩身完整性检测中的应用[J].工程建设与设计,2017(16):10-11.

[3]蔡钊.桩基检测中低应变反射波法的实践应用[J].黑龙江科技信息,2017(15):213.