预应力混凝土管桩检测中低应变反射波法应用研究

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本次测试采用的仪器设备为武汉岩海工程技术 开发公司研制的 RS-W(P)型 24位浮点桩基动测仪， 使用的传感器是朗斯测试技术有限公司的 LC0154TA 型内装压电加速度传感器。当使用力棒激振后，用安 装在管桩顶部的传感器接收桩底及桩间反射的应力 波信息，然后使用多通道数字滤波，指数放大，数字频 谱分析等高科技技术来改善测试信噪比，以确保检测 结果的可靠性。
上浮等质量缺陷，对管桩的完整性造成不利影响[1]。同
时，管桩自身又是一项埋入地下的隐蔽工程，其完整
性无法通过肉眼直接观测获得。管桩基础作为建筑物
结构的重要组成部分，其质量的好坏是决定建筑物安
图 1 低应变反射波法原理示意图
全与否的决定性因素，故对管桩的完整性进行检测是
十分有必要的。
目前实际工程中常采用低应变高应变法、反射波 法、钻孔取芯法、声波透射法等来检测管桩桩身的完 整性，其中低应变反射波法具备检测快速、便捷等优 点，能有效弥补基桩静载试验抽样率较低的问题，使 得检测结果更具有代表性，故而在管桩的完整性检测 领域被广泛推广应用。
其基本原理为：由于桩长一般远大于桩的直径，可以 将桩身等价为一维杆，材料各向分布均匀且性能相 同，沿桩身方向的横截面积不会发生变化[2]。在管桩桩 身顶部进行垂向激振，从而迫使管桩的质点受迫振动 产生沿桩身向下传播的应力波。在应力波的传播过程 中，如果遇到管桩桩身质量有缺陷的界面，该界面可 以为混凝土分布有差异的界面（如断桩或严重析离部 位）或管桩横截面积发生变化的部位（缩、扩径），应力
相同场地下的其他有桩底反射波的基桩来进行判断。
低应变反射波法检测管桩的示意图如图 1所示，
桩身完整性的判断准则如下。
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! " # $ 彭方明（1986-），男，安徽安庆人，毕业于中国地质大学土木 工程（岩土工程）专业，本科，助理工程师。专业方向：建筑地基基础工 程。
Ⅰ类桩：桩身结构完整； Ⅱ类桩：桩身基本完整，存在轻微缺陷，不影响整 体承载性能；
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（安徽省建筑工程质量第二监督检测站 ，安徽 合肥 230031）
>?随着中国城市化进程的进一步加快，城市建设项目的 数量正在不断增加。相较于普通的灌注桩，预应力混凝土管桩 具有承载力高、造价低、工期短等优势，故而常被用作硬黏土区 域建筑物的桩基础。硬黏土区域管桩在施工过程中挤土效应明 显，可能会出现桩身断裂、倾斜等质量缺陷，而管桩自身又是一 项隐蔽工程，无法通过肉眼观察其完整性。低应变反射波法以 其快速、便捷等优点而被广泛应用在管桩的完整性检测领域。 文章介绍了低应变反射波法的原理，并结合具体的工程实际案 例分析了低应变反射波法的两种波形，希望能为相关从业的人
根据 《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)[6] 中的相关规定，桩身完整性可以根据时域信号特征和 幅频信号特征的不同分为以下四类，具体见图 2。
进行桩身完整性判断需要注意的是，对所在场地 和地质条件相同且桩型以及沉桩工艺相同的基桩，当 桩端部分桩身阻抗与持力层匹配使得实测信号中没
有出现柱底反射波时，桩身完整性判断可以根据处于
加。如城市里在建数量庞大的高层建筑，由于其载荷 峰值之间的时间差（ms）；
较大，对地基处理的要求较为严格。在安徽硬黏土地
—应力波通过桩体的波速（m/s）。
区，传统的灌注桩造价高，施工周期长，而预应力混凝
土管桩的造价较低、施工周期短、承载力高，故而常常
被用作高层建筑物的桩基础，但是管桩在硬黏土区域
施工过程中挤土效应显著，容易出现桩身断裂、桩身
本次现场检测时，严格遵循《建筑基桩检测技术 规范》(JGJ106-2014)的技术要求，在测试前，确保安 装传感器部位的混凝土是密实平整的，将传感器垂直 安装于管桩的顶部，使用黄油做耦合剂，用带有尼龙 头的力棒对管桩顶部进行激振。在每根管桩的桩顶安 装 2～4个传感器检测点，激振点布置在桩心，检测点 宜为桩壁厚的 1/2处，检测点和激振点与桩中心连线 形成的夹角宜为 90，每个检测点记录 3～5个有效 信号，确保实测信号可以准确的反映管桩桩身的完整 性状况。本次检测的实测时域信号未经指数或线性放 大。
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图 2 桩身完整性结果评估图
Ⅲ类桩：桩身有明显缺陷，对桩身整体的承载性 能造成影响；
Ⅳ类桩：桩身存在严重缺陷，需进行工程处理。
图 3 桩身完整的波形
某工程需要对基桩进行低应变反射波法检测，桩 基础设计根据设计图纸，基础采用预应力混凝土管 桩，具体桩型为 PHC-500AB（125），按图纸设计要求 基桩桩端持力层为全风化泥质砂岩，单桩竖向承载力 特征值为 2200kN，桩身混凝土强度等级 C80，工程桩 总数 86根。根据设计、有关规范及规程，检测桩数 86 根。主要技术依据和标准为《建筑基桩检测技术规范》 （JGJ106-2014）。
到达时间和波速可以对管桩的完整性、缺陷程度和位
置进行一个综合的判断。
桩身缺陷的位置可根据下式计算


··
式中：—桩身缺陷的位置到桩顶传感器的垂直
近年来，随着我国城市人口的不断增加，城镇化 距离（m）；
进程进一步加快，城市里在建工程的数量也在不断增
—波速速度的第一个峰值与桩身缺陷反射的
图 4 桩身有轻微缺陷的波形
桩身完整性评判标准，其中Ⅰ类桩共 83根，占被测基 桩总数的 96.51%；Ⅱ类桩共 3根，占被测基桩总数的 3.49%。Ⅰ类桩和Ⅱ类桩的桩身完整性满足使用要求。 图 3和图 4为典型的使用低应变反射波法获得的波 形，图 3为桩身完整的Ⅰ类桩，图 4为桩身有轻微缺 陷的Ⅱ类桩，缺陷位置位于桩顶下约 10.2m。
员提供有价值的参考。 ' ( ) 低应变反射波法；预应力混凝土管桩；完整性检测 *+,-.!"#$%&'() /0123* / 4 5 . +,,$-$%./ 0,+/ ,.-,+10-,0 234+,5+6%%,78&9:;<5+,,=-=%>/50,+/5,>5,>/
波将会产生发射和透射[3-5]。结合反射波波速的振幅、