低应变反射波法在桩基检测中的应用

张强

中化地质（郑州）工程检测有限公司

新世纪初，随着我国经济社会的快速发展，目前的施工工艺水平不断提高，在新的历史条件下，施工工艺水平不断提高，对整个建筑业的发展起到了积极的促进作用。桩基是一种非常关键的桩基，它因其安全性和稳定性而在施工领域得到了越来越多的使用。另外，由于桩基础是一项隐秘的项目，由于其自身的特点和施工工艺、地质条件等因素的影响，使得整个项目的施工质量无法满足桩基的要求，因此，对整个项目的质量进行检测是非常必要的。由于低应变反射波法简便、准确、成本低廉等特点，在目前的桩基础检测中得到了越来越多的采用。本文根据笔者多年的桩基检测工作经验，探讨了如何在桩基检测中运用低应变反射波法。

低应变反射波法；桩基检测；应用

引 言

近几年，随着我国的工程建设迅速发展，桩基作为一种安全可靠的基础结构，已被许多行业所广泛采用。桩基是一种隐秘的工程，在施工中不可避免地会出现离析、夹泥、缩颈、断裂等不良现象，从而对基础桩的质量造成一定的影响，从而对其进行有效的检测。目前，桩基检测技术主要有直观检查法、辐射能检测法、静力检测法和动力检测法等。桩基动力检测技术有：低应变法和高应变法，它们都有各自的优点和不足。在这当时，由于低应变反射波法快速、方便、分析简单、精度高、成本低等特点，已为许多检测机构所采用。

1 低应变反射波法概述

低应变反射波法是将相应的动力支持力加到桩的顶端，再依据土壤和桩基的反射强度，判定出桩的质量，并与相应的质量指标进行对比。低应变反射波法工作基本原则是以波动理论为基础，以机械波在桩基地传递和反弹为基础，由传感器接收反射后的能量进行检测。采用低应变反射波法进行检测，具有时间快、操作简单、费用低廉、检测数据可靠等优点。但这种检测方法受到一维弹性杆件理想化的假设限制，实际施工中地质条件复杂，短桩（桩基与基岩之间的连接比较紧密）复杂多变，桩基嵌岩过长，桩基周边土的阻力较大，难以达到应力波方程的假设条件，因而难以精确检测出桩基的表面质量，影响到桩基表面质量的判定。

2 低应变反射波法检测桩基的影响因素

2.1 桩头对低应变反射波法检测桩基的影响

在低应变反射波法的检测中，桩头的处置是最基本也是最关键的环节，而桩头的处置将会对检测的效果产生很大的影响。但是，也会由于操作不当，会导致检测的效果出现了误差和不令人满意。在实际工程中，桩头部位的处理比较困难，很可能导致桩头部位出现松动或出现浮浆、桩头破损等问题。如果桩头处理不好，检测时对信号的回馈和检测的效果均会出现误差，即使更换了传感装置，也无法提高检测效果。

2.2 传感器对低应变反射波法检测桩基的影响

传感器的设置直接关系到采集过程中的数据采集和数据的处理，从原理上说，传感器越靠近桩面、传感器越轻、接触点刚性越高，获得的结果越好，采集的数据越多。为了方便地安装传感器，可以使用黄油或者凡士灵。橡胶泥、牙膏、口香糖等具有更好的弹性，选用的耦合剂会对传感器的接受产生直接的影响。如果采用不恰当的耦合剂，将会导致反馈信息的衰减或消失，从而对桩基础的判别产生影响，导致判别错误。

2.3 激振锤的选择对低应变反射波法检测桩基的影响

选用合适的材料及配重的激振锤是极为重要的，因此应该根据检测目标选用不同的激振锤，小桩选择较小的锤，大桩选择较重的锤或力棒。通常情况下，为了更好地获取桩下的反射信号，较长的桩应选择脉冲较宽的激发源。短桩需要较窄的入射波脉冲，如果脉冲过宽会对其分辨率产生一定的不利作用。如果用金属锤，那么可能会出现脉冲频率偏高、中低频不丰富，那么就会出现明显的能量不足。橡皮锤过于柔软，脉动宽度大，很可能造成漏判。金属锤上加尼龙锤头是较为合适的激振锤，可以使振动源的频率分量更均匀，便于对振动信号进行波形和缺陷的判定。

2.4 周围土层对低应变反射波法检测桩基的影响

桩基周围土层对低应变反射波法的检测效果有很大的影响，而土层的差异往往会对信号的分析和反馈产生很大的干扰作用，在检测中若不能充分地考虑土壤的变化，很容易出现误差。在桩周土由软土向坚硬土层转变时，其波形会发生改变，从而形成一种与扩大直径相似的反射波。如果没有正确地分析波形，没有足够的经验，很可能会导致错误的判断。

3 低应变反射波法在桩基检测要点

3.1 做好桩头清理

与其它桩基础检测方法相比，低应变反射波法的主要检测对象是桩头，这不仅会对着力棒所受的应力波有一定的影响，而且还会对反射波的接收效果造成一定的影响。比如，在对已灌注桩基础进行检测时，若未清除桩头上的浮浆，则可能会影响桩基检验的精度。所以，当采用低应变反射波法检测桩基时，首先要做的就是清除桩头，并采用凿除浮浆、打磨等方法来保证检测的质量。

3.2 选择最佳检测时间

在采用此方法进行桩基检测时，必须保证着力棒在桩头施加荷载后可以产生应力波，以保证桩基的弹性模量和强度满足条件。但由于混凝土固化的时间限制，要在成桩后再进行一段时间才能满足应力波的生成。根据有关研究结果和作者的工作经验，提出了采用低应变反射波法进行桩基检测的最优时机应该是在灌注成桩后14天。

3.3 做好传感器安装工作

对于低应变反射波检测工作来说，传感器是其关键部件，其功能是保证信号正确传输的关键。通过对低应变反射波法的分析，发现传感器的安装质量对检测的精度有很大的影响，所以对传感器的安装非常关键。首先，传感器的安装位置因桩的种类而有所不同。比如，对于空心桩传感器的安装位置通常在桩壁厚度的二分之一左右。其次，对于传感器的安装，除了选用高灵敏度的加速传感器，还应尽量保证检测的效果，在安装过程中，既要采用粘结剂，又要用牙膏作为耦合剂。

3.4 波形分析

在进行波形分析判断时，必须将有关的地质数据和施工记录等数据综合分析。应力波的传递受桩身波阻抗和周围的地质条件的影响。当桩周土由坚硬土层向软土过渡时，其波形曲线呈现出近似于直径缩小的反射。许多问题发生在有水的软弱地层或岩层发生改变时，若不加以考虑，可能会造成错判。在基坑的反射信号不明显时，可以采用指数法进行放大，但不能太大，以免造成波形畸变。通过对所获得的原始信号进行适当的过滤，可以消除检测信号中的无用组分，从而方便了分析和判断。其中，低通滤波器的频率上限选择太低，容易掩盖浅部缺陷，从而造成漏判。

3.5 分析地质条件

桩周围存在土阻力，当脉冲波通过桩体传递时，引起桩土间的相对位移，从而引起土阻。当脉冲经过软弱夹层时，会使土阻抗波和入射波形成同相位，这与缺陷反射波相似。而在成桩过程中，桩体的断面容易发生变形，如软弱层、溶洞等，容易发生夹泥、漏浆、离析等。这就导致了阻抗的改变，从而形成了一个反射波。在检验中，如果发现一批桩中有许多桩在相同的深度内存在同相反射波，则应通过勘测数据来判断在此深度内是否有薄弱的夹层或空穴，并注意到同相反射波的振幅大小、脉冲宽度等特点，并选择局部桩与钻孔方法结合，以确认其在此深度有无缺陷，从而判断出所述反射波是土阻波还是缺陷反射波，避免出现错误判断。

结束语

因此，在桩基检测中，桩基础的检测具有十分重要的意义。采用低变反射波方法可以精确地判断出桩的缺陷类型及部位，具有简单、方便、高效的特点，同时又不会对桩体产生损伤，为确保施工质量作出了重要的贡献。另外，使用这种方法也要注意到一些细节，如事先清理好桩身表面，选择好传感器和激振锤，这样既可以保证检测的精度，又可以节约检测时间。

参考文献

[1] 海燕.低应变法在公路桩基检测中的应用[J].居舍，2019（1）：44.