低应变反射波法在建筑工程桩基检测中的应用

低应变反射波法在建筑工程桩基检测中的应用
发表时间：2019-03-22T10:42:08.757Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：张振业尹德宏申为萌庄淑文夏德瑞
[导读] 本文就低应变反射波在桩基检测中的研究展开一系列论述，这将对桩基检测工程起到一定得理论和实践指导意义。

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摘要：低应变反射波以其不可替代的优势成为桩基检测中最常用的方法，但也有先天不足，本文介绍了其特点，检测原理及在工程中的应用，并对一些问题进行了探讨。

关键词：桩基，低应变反射波，桩基完整性，检测
建筑物的荷载是通过它下部的基础传递给地基的，所以地基和基础直接关系到建筑物的稳定性和安全性，是建筑物的根基。

研究表明，地基和基础结构的质量问题是造成建筑物事故的重要原因之一，由此地基的重要性可见一斑。

随着我国建设事业的发展，浅基础已不能满足建筑物对地基的要求，桩基础得到越来越广泛的应用。

但是桩基是一种地下的比较隐蔽的工程，地下的情况又是复杂多变，桩基的质量经常不能控制，因此桩基质量检测技术就显得尤为重要，而反射波法作为桩基质量检测方法的一种，由于其操作方便，测试速度快，判断相对准确，费用低廉而被广泛应用。

本文就低应变反射波在桩基检测中的研究展开一系列论述，这将对桩基检测工程起到一定得理论和实践指导意义。

一、反射波法的基本原理
1、检测原理
采用低应变反射波法来检测基桩的基本原理就是通过在桩的顶部进行竖向激振，产生的弹性波就会沿着桩向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩径或扩径）部位，就会产生反射波。

[1]通过桩顶的传感器接受反射波，然后经过放大和滤波和一系列的数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息，根据计算桩身波速，从而判断桩身完整性及估计混泥土的强度等级，并校核桩的实际长度。

2、检测方法
首先是传感器的选择，优质的传感器一般包括以下特点，即灵敏度高、分辨率高、宽频带。

我们建议采用的是美国的PDI公司生产的桩身完整性检测仪和加速传感器。

此款加速传感器能达到灵敏度60mv/g、分辨率0. 002g，宽频带(共振频率为40KH z),这样就能够顺利的检测到比较深处得桩身质量问题，还能得到桩底极其微弱的反射波信号。

二、目前反射波法存在的技术问题
一般而言，利用反射波法可以诊断出上述桩基中的存在的问题，但是就反射波法而言，它本身也不是万能的，也存在在以些技术上的问题，正是这些问题影响我们对于桩基的判断，所以了解目前反射波法存在的技术问题是必不可少的，也是至关重要的。

1、客观因素导致的技术问题
第一个问题是搞清楚激振波是横波还是纵波。

目前，基桩检测人员是用缺陷反射波到时减激振波到时的差值的一半，乘以桩身的平均纵波速度所得的深度来计算缺陷反射界面的深度。

然而实际上是计算出来的深度比实际的深度要小的多。

造成这种结果的原因就是没有弄清楚激振波是横波还是纵波。

所以，确定激振波的性质是首要的问题，因为只有正确的确定激振波的性质才能确定反射界面的地点，才谈得上确定反射界面的深度。

第二个问题是如何解决和正确的识别桩顶横波干扰问题。

在用反射波法去检测基桩的过程中，经常会出现桩顶的横波干扰问题。

遗憾的是有些检测人员并不清楚这一技术问题，这样就直接把干扰的横波当成了桩身缺陷产生的反射波来对待，由于桩身的缺陷产生的波是纵波，这样就出现了错误的判断。

另外一种情况是桩顶部的横波和从桩身传播过来的纵波由于周期相差的很少，这样就导致难以发现，出现误读。

所以只有工作人员认识到这一技术问题，才能正确的识别和消除桩顶部的横波干扰。

第三是各类缺陷反射波的具体特征是和施工的自然环境息息相关的，工作人员要了解场地的地质、水文、施工的技术以及养护等问题。

因为只有对于这些基础问题有了一定的了解，才能根据测得的数据分析出正确的结果，做出正确的判断。

同时，通过猜想要验证的处理，更能够增加判断的准确性。

2、主观因素导致的技术问题
主观因素主要是测试人员的判断经验和判断能力迥异。

在动力试桩的波形判读和资料分析比较困难的情况下，如果没有对动测法很熟悉并有一定理论基础和实践经验的专业人员来分析，就可能出现这样或那样的错误，导致不正确的分析结果，甚至出现误判。

由此可见，在具备先进仪器的时候，提高检测人员的理论和实践水平也是至关重要的。

三、检测的一般过程
通过上面的论述，可以了解反射波法检测桩基的一般原理、桩基常见的质量问题以及技术难题。

在此基础上，就如何运用反射波法进行桩基检测，本文分测前、测中、测后三个阶段依次论述具体的步骤以及需要注意的问题。

1、测前准备工作
就桩基检测这项工作而言，不管仪器有多么的精准，都要使结果与测试人员的判断结合在一起，与现场的复杂多样的具体情况结合在一起。

所以在测前需要做好充分的准备工作。

具体而言首先是了解场地的工程地质条件，场地的土层分布状况，要求检测人员拿出场地的地质勘察报告，桩基基桩的施工情况，成桩之后的维护和保养等等。

2、检测具体步骤
采用低应变反射波法检测桩基的具体步骤如下：
（1）桩头处理
由于浮浆层与下部正常混凝土粘结不良，所以会形成一个不连续的界面，如果清理桩头的工作做的不彻底，当敲击桩头产生反射波在这个界面上就会受到影响，影响应力波向下传播，这样就会直接影响桩基下部信息的反馈。

注意激振点的平面大致与桩身垂直最好。

同时激振点尽量远离钢筋笼，这样做的目的是减少钢筋笼对测试信号产生的影响。

（2)安置传感器
实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应粘结在距桩中心约三分之二半径处。

为了得出精确地结果，可选择多个测试点进行测试。

适当调整传感器的位置。

另外传感器应当尽量安装牢固，可以用胶状物体粘结固定，尽量减少由于传感器的震动引发的干扰。

最后是调节仪器，选择适合的参数。

（3）锤击产生激振波
反射波法采用瞬态激振，要在桩顶形成一个理想点震源，其信号主频与桩的纵波速度成正比，而与锤的质量平方成反比。

因此，对于短桩或浅部桩身质量检测，宜用重量较小的锤，而对于长桩桩顶部信号的测试，宜用重量较大的锤。

另外力锤的材料不同，也会对脉冲宽度产生影响。

只有选择合适的材料，合适的重量力锤，才能获得满意的能量激振波。

测试人员选择一致性较好的波形进行存储。

①数据传输和存储
将数据传输至计算机，对记录曲线进行分析、计算，并评价桩身质量。

四、结束语
工程实践证明, 低应变反射波法是检测工程桩基完整性及评定混凝土强度的一种行之有效的方法, 它能对大量的工程桩基总体质量及时做出定性分析, 并给出基本准确的结果, 从而保证工程质量。

但是不管何种方法都无法完全应对各种复杂的状况，低应变反射波法在桩基检测中还有很大的发展空间，有待工作者得进步一研究与开发。

参考文献:
[1] 崔京浩.简明土木工程系列专辑岩土工程实用原位测试技术[M].中国水利水电出版社，2016.
[2] 周东泉.基桩检测技术[M].中国建筑工业出版社，2015.
[3]王铁兵，王成竹.低应变反射波法在锦沈高速公路桥梁桩基检测中的应用[J].东北公路，2016
[4]肖家友，凡友华，邓统辉.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].山西建筑，2013。