低应变检测技术在桩基检测中的应用 徐小敏

低应变检测技术在桩基检测中的应用徐小敏
摘要：桩基具有高度隐蔽性的特点，桩基工程的影响因素很多，如受岩土工程
条件、桩土的相互作用、施工技术水平等等，所以桩的施工质量具有很多不确定
性因素，发现质量问题本身存在很大难度，就算发现事故处理也存在很大难度。

所以加强基桩施工过程中的质量管理和施工后的质量检测，提高基桩质量检测工
作的质量和检测评定结果的可靠性，对确保整个桩基工程的质量与安全有重要意义。

关键词：低应变检测技术；桩基检测；应用
1低应变检测技术的原理
低应变检测技术是通过应力反射波法实现的。

应力反射波法的理论基础是应
力波在桩身中传播所产生的反射特征。

桩基检测时，桩和桩周土之间的波阻抗差
相差较大，使得大部分由于桩顶施加瞬力时所激发产生的应力波可以在桩身进行
传播。

当桩身存在波阻抗差界面时，垂直入射的应力波在传播过程中将产生反射
波和透射波，透射波继续向下传播，反射波将沿桩身反向传播到桩顶。

反射波的
相位、振幅、频率都传递着桩身的缺陷及桩底信息，结合实践经验分析、施工记录、地层材料就可以对桩身完整性质量做出比较准确地判断。

2检测技术要求
2.1仪器设备
激振设备:一般选用力棒或者手锤，锤头或者棒头材料可以定期更换，锤和棒
的质量也可以调整；传感器:可以采用速度或加速度传感器；信号采集分析仪:要
求体积小，质量轻，性能稳定，便于野外作业，同时具有数据采集记录存储数字
计算和信号分析的能力。

2.2测桩前的准备工作
收集被检测工程的岩土工程勘察资料、桩基设计图纸、施工记录、了解施工
工艺和施工中出现的异常情况。

明确委托方的具体要求，检查现场实施的可行性。

制定检测方案主要包括：工程概况、检测依据、抽样方案、所需的人工机械配合等。

检测前应对仪器设备检查调试，检测仪器必须在计量周期有效期内。

如果是
冲孔灌注桩或者人工挖孔桩，桩头在达到设计标高后，桩头清理干净，并用切割
机在桩表面打磨3～4个直径8～10cm的光面,作为激振点并利于安装传感器，传
感器的安装要和桩顶面垂直，用黄油粘结，黄油要有足够的粘结强度。

实心桩的
激振点位置选择在桩中心，传感器安装位置在距桩中心三分之二半径处，空心桩
的激振点与测量传感器安装应该在统一平面上，且与桩中心连线形成90度夹角，激振点位置应该在桩壁厚的二分之一处。

另外激振点位置应该避开钢筋笼的主筋
影响。

检测时要提前检查混凝土强度是否达到要求，一般采用混凝土强度达到设
计强度的70%，且不能少于15兆帕。

2.3数据工地现场采集
在工地检测现场，针对现场实际情况，对疑点比较大的桩，应该要选择多种
激振方式，或者通过变换传感器位置进行比对，得出更加科学的结论，一般来说，硬质锤检测浅部缺陷，软质锤检测深部缺陷，根据桩径大小，桩心对称布置2-4
个检测点，每个检测点的记录有效信号数不少于3个。

传感器性能的好坏直接影
响波形采集质量，应该选用便于响应跟踪轻型的传感器，而且为了保证传感器和
桩体垂直紧密接触，不能用手压着传感器，实践证明，黄油是非常好的粘结剂，
可以保证粘结度，从而保证获得稳定性完整性数据。

由于锤子的质量比较重，现
场人员使用时候，非常容易造成二次冲击，从而导致信号失真。

现场检测人员应
熟悉操作避免二次冲击，另外现场击锤人员应该相对固定，相应的训练必不可少，达到熟练操作，掌握敲击的轻重和垂直度。

2.4信号的选择
在检测过程中,前几根桩的检测数据非常重要,整个桩身质量可以从中大概有个印象,这样对提高检测速度有明显帮助，在遇到桩身不理想的情况，我们可以多次
重复测试，存储多次，这样主要是为了方便室内对比研究分析。

3数据处理
反射波法动力测桩,以其经济、方便、无损等很多长处,成为现在工程界公认的最快捷办法,但也存在着缺点。

在此对影响钻、挖孔桩缺点反射的要素进行剖析:
在对桩基测验曲线进行剖析时,桩周土层对所收集波形曲线的影响要充分思考到。

咱们不能疏忽应力波在桩中的传达时,不只受桩身材料、刚度及缺陷的影响,也受
桩周土层的土模量巨细的影响。

查看人员通常留意到桩自身的子波叠加而导致的
缺陷判别,而疏忽了桩周土层的土力学功能越好,应力波在桩周土层中的损耗就越大。

在硬土层处将会发生似扩径的反射波,在软土层处将会发生因为应力波透射损
耗小而发生似缩径的反射波。

假如不思考不了解桩侧的土质状况,桩周土层对所收
集曲线的影响,容易形成误判。

关于混凝土灌注桩,也许存在桩身截面逐步变大后
迅速减小(复原)的状况,在增大后迅速减小的方位,常常能够看到一次乃至二次缺陷
反射,容易发生误判。

根据《建筑基桩检测技术规范》 JGJ 106-2014，桩身完整性
的判定如下表：
桩身完整性为Ⅰ类的信号分析判定，从时域信号或频域曲线特征表现的信息判定相对来
说较简单直观，而分析缺陷信号则复杂些。

有的信号的确是因施工质量缺陷产生的，但也有
是因设计构造或成桩工艺本身局限性导致的不连续（断面）而产生的，例如预制桩的打入桩
接缝、灌注桩的逐渐扩径再缩回原桩径的变截面、地层硬夹层影响等。

因此在分析测试信号时，应仔细分清哪些是缺陷波或缺陷谐振峰，哪些是因桩身构造、成桩工艺、土层影响造成
的类似缺陷信号特征。

如何正确判定缺陷程度，特别是缺陷十分明显时，如何区分是Ⅲ类还
是Ⅳ类桩，应仔细对照桩型、地质条件、施工情况结合当地经验综合分析判断。

不仅如此，
还应结合基础和上部结构型式对桩的承载安全性要求，考虑桩身承载力不足引发桩身结构破
坏的可能性，进行缺陷类别划分，不宜单凭测试信号定论。

4桩身混凝土强度与波速
虽然混凝土的弹性波速与其强度是正相关的，但并不是简单的线性对应关系，影响波速
的因素有骨料的品种、混凝土的配比、入射波频率和桩周土的影响、桩身是否存在缺陷等。

因此，利用反射波法推定桩身混凝土强度是不科学的，但通过对同一工地甚至是同一桩基进
行大量的比对分析，就能获得有规律的资料，可根据波速对桩身强度做出定性判断。

当实测
波速明显比同一工地桩基平均波速偏低或偏高，应引起检测人员的高度重视，因为这很可能
显示桩身混凝土强度不足、桩长不够或者桩身下部存在严重缺陷。

例如某桥梁工程，桩身强
度等级为C25，该工地桩基平均的正常波速为3800m/s-4000m/s左右，但检测发现有两根桩
波速明显偏低，只有3300m/s左右，怀疑桩身混凝土强度不足，后来通过抽芯取样进行抗压
强度试验，结果证明两根桩混凝土强度不合格。

5 检测实例
某工程采用预制管桩，桩端持力层：⑦1-1层砂质粉土，桩身混凝土设计强度等级：C80，设计桩截面尺寸：Φ500 mm，设计桩长：31 m，现场采回数据如图所示：
从曲线可以得出，该工程27#桩判为Ⅰ类桩，39#桩判为Ⅱ类桩，接桩部位轻度缺陷。

结论
综上所述，低应变检测技术有着方便、快捷、经济等方面的优势，在常规桩身完整性检测方面具有普查的优势，但由于低应变技术本身存在的局限性，在桩的检测有效长度、桩身不同类型缺陷的判别、桩身缺陷无法做到定量判别等方面存在不足，在使用低应变判别缺陷桩时应结合其它检测技术手段（例如取芯、超声波、孔内摄像、静载荷试验等）综合判定。

在使用低应变检测时应充分了解本地区的经验、施工工艺、施工情况等方面的因数，降低误判几率。

参考文献：
[1]冯建东.谈桩基检测中的低应变检测技术[J].山东工业技术,2015,01:18.
[2]黄晏辉,王诗东.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].中国西部科技,2015,05:57-58+49.
[3]胡靖.低应变反射波法在某桩基工程检测中的应用[J].四川建材,2015,02:116-117.
[4]建筑基桩检测技术规范JGJ 106-2014.。