低应变反射波法检测灌注桩应该注意的几个问题

低应变反射波法检测灌注桩应该注意的几个问题

黄晓良

广州 广东省华南工程物探技术开发总公司

摘要：本文介绍了低应变反射波法检测桩基础完整性的基本原理及其优缺点，并结合工程实例，阐述了其在检测灌注桩过程中应该注意的几个问题，为更好的开展工程检测提供参考。

关键词：低应变反射波法、完整性、局限性

引言

低应变反射波法检测基桩完整性在我国已有二十多年的发展历史，理论、检测设备、技术水平等都较为成熟。其作为一种基桩完整性检测的普查方法，广泛地应用于工程实践中，具有快捷、无损、经济、轻便等优点。但作为一种半直接检测方法，还是存在一些不确定的因素会对检测结果的分析判断带来困难，甚至导致误判，应引起重视。

一、低应变反射波法检测基本原理

    低应变反射波法检测桩身结构完整性是目前使用最广泛的一种基桩无损检测方法。其基本原理是通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波在沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如夹泥、离析、缩颈、断裂等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性，包括桩身存在的缺陷位置及其影响程度、桩端与持力层的结合状况等。

二、低应变反射波法检测的优点及其局限性

低应变反射波法作为桩基础无损检测的常用方法，其优点是检测速度快、费用低、对桩基础没有破坏性，是桩基质量普查的良好手段。检测技术经过几十年的发展，检测设备越来越先进，精确，工程技术人员也积累了大量的工作经验，检测水平也越来越高，采用这种方法进行检测，一天可以完成几十根甚至上百根桩基础，其时效性无可比拟，能够在满足正确评价的前提下兼顾经济合理性，做的快速经济。

低应变反射波法的一维弹性杆件波动理论，其前提条件是把桩看成是连续的一维弹性杆件，其波动理论只有将桩视为一单独自由杆件时才能成立，而由于地质条件和环境条件的复杂性，桩土参数异常复杂，波动理论难于高度拟合，而且受桩的形状、长径比、成桩工艺等的影响，在实际检测工作中存在一定的局限性。因此，充实的理论基础及丰富的现场工作经验，是一个优秀检测人员必须具备的基本素质。现场检测人员开展基桩低应变法检测时，必须充分考虑其极限性，以确保该方法适用。

三、低应变反射波法检测应该注意的几个问题

1、异型桩不宜采用低应变反射波法进行完整性检测

地质条件不同，导致的桩的类型也多变。笔者在检测工作过程中就接触过几种不适用低应变反射波法检测的灌注桩。如某送电线路项目，其中有几个塔基地质条件较好，采用掏挖桩基础设计。该掏挖桩虽然长径比满足一般规范要求的大于5，但是其桩底是扩大头的，即其并不是严格意义上的“杆件”，截面存在渐变。出于试验心态，笔者用低应变法检测了其中几个掏挖桩，测出来的实测信号非常平缓，也没有桩底反射信号(图一)。正常来讲，若是一般的钻孔或者挖孔灌注桩，桩长只有7米左右，桩底信号是能够反映出来的。这说明所测信号失真了，桩顶的激振能量快速扩散衰减了，无法获取我们所需要的信息。

某楼盘项目，笔者在做检测方案时候发现，场地原来是一座花岗岩小山坡，通过开挖山头填平场地。开挖部分本来就属于中微风化岩层了，因此这部分桩基础的设计长度最短的只要3米左右，桩径1.20米。这种情况是不适宜采用低应变反射波法检测其桩身完整性的。后来经过跟甲方、设计等沟通，6米以下桩长的全部预埋声测管，采用声波透射法和钻芯法检测其完整性。

以上类型的异型桩并不满足低应变反射波法理论模型的前提条件，不宜采用低应变反射波法检测其桩身完整性，需要采用其他方法或多种方法相互印证来判断其桩身完整性。

图1

2、不同位置传感器的安装对测试信号的影响

传感器是安装在桩顶用以接收反射波信号的重要器件，其安装耦合质量的好坏直接影响检测信号的质量。能否获取高质量信号，传感器的安装技巧及粘合剂的合理选择至关重要。除此之外，由于桩顶材料或桩身缺陷不均匀，传感器安装位置不同，测试信号有时候也会存在很大差异。因此，有些规范也规定了不同直径灌注桩的检测点数要求。

如某项目桩基础采用桩径1.20米的旋挖灌注桩，在检测过程中，有一根57号桩在三个不同检测位置上的实测曲线如下图。(图2～图4)

图2

图3

图4

从实测曲线可以看出，三个不同位置测点所测的反射波信号存在明显差异。测点1在7.50米左右有强烈的正向反射波，为三类桩。测点2在同样的深度位置虽然也有正向反射波，但其表现较为平缓且幅值低，若以此条曲线来判断，可判为二类桩。测点3在相同深度的正向反射波则居于测点1与测点2之间，其判定类别也是居于二类、三类之间。这个一个非常典型的工程案例，后经钻芯法验证，在测点1位置开孔，所取芯样在7.50～8.00米位置严重夹泥；而在测点2位置开孔所取的芯样，7.80米处有大概10cm的轻微离析，与低应变法实测信号基本上吻合。

在实际检测工作过程中，若现场条件允许，应该尽量多布置几个测点，以获取更多的实测信号，才能更加全面的掌握桩身完整性情况，避免出现漏判。

3、无桩底反射信号的桩身完整性判定

低应变反射波法检测的应力波是从桩顶沿桩身传播至桩底，再从桩底反射回桩顶的传播过程。在传播过程中，其能量合幅值会逐渐衰减，特别是由于受桩侧土约束、桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化的影响，能量衰减的更快。因此，若是桩过于长，或者桩身材料与桩周土阻抗差异小、桩身截面阻抗多变等情况，往往检测不到桩底信号。下面罗列几个实测案例，如下图。(图5～图7)

图5(某工程灌注桩，桩长44.40米，无桩底反射信号)

图6(某工程灌注桩，桩长50.22米，无桩底反射信号，但可见桩身缺陷反射信号)

图7(某工程灌注桩，桩长45.00米，无桩底反射信号，但可见桩身缺陷反射信号)

对于这种长灌注桩，低应变冲击能量有限，一般很难检测到桩底反射信号，其检测最大有效深度小于实际的桩长。尽管测不到桩底反射信号，但在有效检测长度范围内，若桩身存在缺陷，则实测信号中必有缺陷反射信号，如图6、图7所示。桩底反射信号微弱或者没有桩底反射信号，这样会给桩身完整性的全面评判带来困难，因此，应该结合其他的检测方法如声波透射法、钻芯法等来综合评判。

四、结语

低应变反射波法是目前运用最广泛的一种基桩无损检测方法，其技术理论是可靠的，但其作为一种半直接检测方法，受理论设定的特定条件、桩土参数等的影响，并不是所有的桩型都适用。只有充分认识到低应变发射波法的适用范围，了解其自身的局限性，再加上检测人员自身具备丰富工作经验，才能大大提高其检测的可靠程度，扬长避短，更好的为建设工程服务。

参考文献：

1．《基桩质量检测技术》，中国建筑工业出版社，陈凡、徐天平、陈久照、关立军、2003

2．《公路工程基桩动测技术规程》(JTC/T F81-01-2004)，人民交通出版社，2004