低应变反射波法
低应变反射波法检测细则
低应变反射波法检测1适用范围本细则适用于低应变反射波法检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。
其有效检测桩长范围应通过现场试验确定。
2编制依据《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014。
3检测仪器设备检测仪器设备主要为RS-1616K（S）基桩动测仪、力锤、力棒。
4受检桩种类及要求4.1 受检桩种类1、混凝土预制桩2、混凝土灌注桩4.2 受检桩要求4.2.1受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。
4.2.2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。
4.2.3桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。
5现场检测5.1准备工作5.1.1收集工程桩的桩型、桩长、桩径、设计桩身混凝土强度、施工记录及地质勘察报告等有关技术资料。
5.1.2检查桩顶条件和桩头处理情况受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与设计条件基本相同。
灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶平面应平整干净无积水，必要时宜采用便携式砂轮机磨平；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。
预应力管桩当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。
当桩头与承台或垫层相连时，应将桩头与混凝土承台或垫层断开。
5.1.3检查仪器设备，使测试系统各部分之间匹配良好。
5.2现场仪器设备配置（如下图）：5.3测量传感器的选择和安装5.3.1传感器的选择检测长桩的桩端反射信息或深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器；检测短桩或桩的浅部缺陷时，应选择加速度传感器或宽频带的速度传感器。
5.3.2传感器的安装1、传感器安装应采用化学粘结剂或石膏、黄油等粘贴，不应采用手扶式。
安装时必须保证传感器与桩顶面垂直。
2、激振点和传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。
3、实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90度，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。
低应变反射波法检测实施细则
一、术语低应变反射波法：采用低能量瞬态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线，通过波动理论分析，对桩身完整性进行判定的方法。
二、试验目的和适用范围低应变反射波法适用于检测钢筋混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。
三、检测设备检测设备采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的FDP204PDA- IP 4CH 掌上动测仪。
仪器性能指标如下：检测设备在投入使用前应进行检定。
设备性能应符合技术要求。
四、检测原理基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）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。
假设桩为一维线弹性杆，其长度为L ，横截面积为A ，弹性模量为E ，质量密度为ρ，弹性波速为C （C 2 =E/ρ），广义波阻抗为Z=A ρC ；推导可得桩的一维波动方程：AρR x u c t u 22222∂∂=∂∂假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质Ⅰ（阻抗为Z 1）进入介质Ⅱ（阻抗为Z 2）时，将产生速度反射波V r 和速度透射波V t 。
令桩身质量完好系数β＝ Z 2/Z 1,则有缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间t x 由下式确定五、执行标准广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15－60－2008）； 行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106－2003）。
六、基本规定1、调查、资料收集的内容（1）收集被检测工程的岩土工程勘察资料、地基基础设计与施工资料；了解施工工艺和施工中出现的一场情况；（2）分析检测项目实施的可行性。
2、检测方案在进场检测前应制定检测方案。
检测方案宜包含以下内容：工程概况，检测方法及其所依据的规范标准，检测数量，检测时的现场条件，所需的机械设备和人工配合，试验时间与工期，检测报告的内容等。
桩基检测低应变反射波法探讨
桩基检测低应变反射波法探讨1 引言桩基属于隐蔽工程，在桩基施工过程中，受岩土工程地质条件、施工技术等因素的影响，可能存在一定的缺陷，如扩径、缩径、离析、夹泥、空洞和断桩等。
在桩基施工结束后，需要进行桩基质量检测，评价桩基施工质量，为下一步施工做好准备。
目前桩基的检测方法较多，工作原理各不相同，常用的方法有高应变法、机械阻抗法、低应变反射波法、声波透射法和钻芯检测法等。
与其他检测方法相比，低应变反射波法具有工作原理简单、结果判读直观、检测结果准确、检测花费少等优点，在新建结构基桩检测中使用频率最高，根据统计，国内在建工程中约80%的桩基采用低应变反射波法进行检测[1]。
2 方法2.1低应变反射波法原理桩基桩身完整性检测常用低应变反射波法，其基本原理是：在桩基的顶部施加激振信号产生应力波，应力波在沿桩身传播过程中，如遇到不连续界面（如扩径、缩径、离析、夹泥、空洞和断桩等缺陷）和桩底界面时，会产生反射波，通过综合分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，判断桩身的完整性及是否存在缺陷，其基本原理见图1[2]。
2.2波形分析2.2.1确定标准波形检测时，同一场地完整桩反射波形相似。
对比桩基检测得到的波形，结合工程勘察成果、基桩施工记录及波形特征，确定标准波形。
其他桩基波形与标准波形对比，计算分析确定缺陷性质。
在频率域内对桩基检测结果进行频谱分析，根据时域波形特征结合缺陷桩的频谱特征确定缺陷类型和部位：2.2.2 不同桩基检测的波形特点（1）完整桩：即标准波形，无其他杂波，桩底反射和入射同相位；峰排列规则，相临峰值间隔相等。
（2）离析、夹泥桩：开始反射波与入射波同相位，缺陷部位入射波与反射波反相位；反射波脉冲宽度比入射波脉冲宽度明显变宽，由于缺陷部位混凝土松散，吸收了大部分应力波能量，桩底反射一般不明显，严重时，无桩底反射[3]。
（3）缩径桩：开始反射波与入射波同相位，缺陷部位入射波与反射波反相位；反射波脉冲宽度比入射波脉冲宽度基本一致。
基桩动力检测低应变反射波法
基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身阻抗存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将发生反射波，经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息，据计算桩身波速，以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。
一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。
由一维波动理论可知，桩阻抗是其横截面积，材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗（单位为N⋅s/m），c为桩的声波速度（单位为m/s），E 为桩的弹性模量（单位为N/m2），ρ为桩的质量密度（单位为kg/m3），ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率（单位为kg/m2s）。
将一维波动理论用于线弹性桩（桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径）。
在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，此波以波速c沿桩身向下传播。
假定桩的材料沿长度不变（即ρc不变），则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。
截面的任何变化都使部分入射波产生反射。
反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。
（一）不考虑桩周阻尼的的影响，桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。
由式（1.2）及式（1.3）可得：（1）对于截面均匀，无缺陷的桩，即A1=A2，或Z1=Z2，则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见，均匀桩不产生反射波，入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。
若在桩的顶端安装加速度传感器，则可测得各截面反射波加速度信号（或速度信号）为零。
低应变反射波法检测桩基
低应变反射波法检测桩基以动测方法发展起来的桩身完整性检测技术是依赖于桩身及其缺陷对入射波的反应而进行间接判断的一种方法，其中低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一。
在本文中将对低应变反射波法测桩的原理、特点结合工程中的应用进行详细介绍，并就低应变反射波在使用上的限制及影响因素进行简单介绍。
1、低应变反射波法测桩的特点低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一，有其不可替代的优势，但也存在众多不足带来的误判、漏判等，给工程建设造成不利影响：(1) 反射波法的优点仪器设备轻便，操作简单，成本低廉；检测覆盖面大，可对桩基工程进行普查；可检测桩身完整性和桩身存在的缺陷及住置，估计桩身混凝土强度、核对桩长等。
(2) 反射波法的局限性①检测桩长的限制，对于软土地区的超长桩，长径比很大，桩身阻抗与持力层阻抗匹配好，常测不到桩底反射信号。
②桩身截面阻抗渐变等时，容易造成误判。
③当桩身有两个以上缺陷时，较难判别。
④在桩身阻变小的情况下，较难判断缺陷的性质。
⑤嵌岩桩的桩底反射信号多变，容易造成误判。
2、原理低应变反射波法是在时间域上研究分析桩的振动曲线，通常是通过对桩的瞬态激振后研究桩顶速度随时间的变化曲线，从而判断桩的质量。
一般是根据反射波与入射波相位的关系，判别某一波阻抗界面的性质，这是低应变反射波法判别桩底情况及桩身缺陷的理论依据。
3、桩身混凝土强度判断应注意以下几个方面在针对具体的测试信号进行分析时还要结合桩周土的情况及影响因素进行判断。
嵌岩桩的时域曲线中桩底反射信号变化复杂，一般情况下，桩底反射信号与激励信号极性相反；但桩底混凝土与岩体阻抗相近，则桩底反射信号不明显，甚至没有；如桩底有沉渣，则有明显的同相反射信号。
因此，要对照受检桩的桩型、地层条件、成桩工艺、施工情况等进行综合分析，不宜单凭测试信号定论。
4、在桥梁桩基检测中的应用（1）工程概况该新建桥梁基础采用钻孔灌注圆桩，测桩布置图见图1。
低应变(反射波法)检测培训_OK
（3）离析（断）桩 工程桩9#，桩长10.25m。该桩现场实测波反射较强，往后同
样出现多次反射、其反射时间间隔相等，无法找出桩底反射位 置。按本工程的完整桩平均波速反算，该桩身在2m—2.2m处全 断。
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现场钻芯取样，桩顶上部0.2m厚度无骨料,0.2—2.0m段芯样 表面有蜂窝、麻面，水泥渗量少，胶结较差，2.0—6.15m段， 砼芯破碎严重，部分砂、石分离无胶结，6.15m至桩底砼芯样 连续，呈柱状表面光滑、断口吻合、胶结较好，桩底与持力 层接触面清晰。该桩钻芯结果与低应变反射波检测结果较为 一致。
4
(二)应力波在波阻抗界面处的反射和透射 设一维平面应力波沿桩身传播到达一与传播反向垂直的 波阻抗界面。
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根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有
vI+vR=vt
(3)
A1(ơ1+ ơr)=A2ơt (4)
式中：v、ơ分别表示应力波的速度和应力，下标I、R、T分 别表示入射波、反射波和透射波。由波阵面动量守恒条件， 由式（4）得
与反射波同相位,并在缺陷处波形非常明显反射,反射时间为 1.41ms,按本工程完整桩的平均波速，计算出该桩实测缺陷在 2.3m处。
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现场钻芯取样，上部0—2.30m段砼芯样连续完整,呈柱状及 短柱状,表面光滑,断口吻合,骨料分布较为均匀。中部2.40— 5.80m段砼芯样较为松散，胶结较差或无胶结现象，取中部较 为完整呈柱状体芯样，进行砼试块试压，其最大砼抗压强度 为14.1Mpa。钻芯结果与反射波检测法基本吻合。
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2、桩身缺陷位置确定
X=1/2000⊿txC
X=1/2·c/⊿f′
采用本方法确定桩身缺陷的位置是有误差。
原因一：
低应变反射波法
低应变反射波法低应变反射波法（Low Strain Reflection Wave Method）是一种用于地下工程检测的非破坏性测试方法。
它通过观测地下土层的反射波特征，可以获取有关土层的物理性质和结构信息，从而评估地下工程的稳定性和安全性。
低应变反射波法利用了地震波在不同介质中传播速度不同的原理。
当地震波传播到不同介质的交界面上时，会发生反射和折射现象。
通过观测反射波的到达时间和振幅变化，可以推断出不同土层的厚度、密度、弹性模量等信息。
低应变反射波法的测试过程相对简单，只需要在地下钻孔中安装一个传感器，通过敲击地表或者通过震源产生地震波，然后观测传感器接收到的反射波信号。
根据反射波信号的特征，可以确定地下土层的性质。
低应变反射波法具有以下优点：1. 非破坏性：低应变反射波法不需要在地下进行开挖或者钻孔，对地下结构没有任何破坏，可以在不影响地下工程施工的情况下进行测试。
2. 快速高效：低应变反射波法测试过程简单快速，只需要几分钟到几小时的时间，可以在工程施工现场实时监测，及时发现问题。
3. 高分辨率：低应变反射波法可以提供较高的测试分辨率，可以检测到较小的地下结构变化，对于评估地下工程的稳定性具有较高的准确性。
4. 适用范围广：低应变反射波法适用于各种土层和地下结构的测试，包括土壤、岩石、混凝土等。
可以用于评估地下管道、桩基、坑道等地下工程的安全性。
低应变反射波法在地下工程中有着广泛的应用。
它可以用于地下管道的安全评估，通过观测反射波信号的变化，可以检测管道的泄漏、破损等问题。
同时，低应变反射波法也可以用于桩基的检测，可以评估桩基的质量和稳定性，及时发现桩身的缺陷和不均匀性。
除了在地下工程中的应用，低应变反射波法还可以用于地质勘探和地下水资源的评估。
通过观测反射波信号的变化，可以推断出地下岩石、土层和地下水的分布情况，为地质工作者提供有关地下地质结构的重要信息。
低应变反射波法是一种有效的地下工程检测方法。
经典低应变反射波法的基本原理只是分享
传感器经安装后，一般存在谐振，精确测量幅值时，其测试范围往往取至安装谐振频率的1/3乃至1/5以下。
以加速度计为例，如其安装谐振频率为14kh，则频率上限只能达到3-4kh。
由于桩基动测对幅值的定量要求不高，可以放宽限度，但也绝不能使谐振频率接近甚至位于要求的频率范围内。
然而，地震检波器的使用者却不同程度地犯了这个错误，以28hz和38hz的速度检波器为例，研究表明，当锥形杆被手按于混凝土表面，且用铁锤激发时，谐振频率在830hz左右；通过钻孔方式将锥形杆紧紧地全部插入孔中或取下锥形杆用石膏粘固在混凝土表面时，如用铁锤敲击，谐振频率多在1200hz以上，此时如用尼龙锤或铁锤垫橡皮等低频锤敲击则可完全排除安装谐振频率的影响。
显而易见，正确安装方式应以后者为宜。
理论推导表明，传感器的安装谐振频率与传感器的安装刚度和传感器底座质量有关。
一般可以减化理解为：安装刚度越高，基座质量越小，安装谐振频率就越高，而安装刚度与安装的松紧程度、传递杆（锥形杆）长短有关。
正因如此，一般要求取消锥形杆（或全部埋入被测连续介质中），也要求传感器基座越轻越好。
对于位移型惯性传感器而言（如速度计），安装谐振频率有f1，f2两个，f1比传感器的自然谐振频率还低，在40Hz以内，一般对测试没有影响；f2即是所讲安装谐振，处理较好时应在1200Hz以上。
加速度型惯性传感器也有两个安装谐振频率，但均位于高频段，引起我们关注的是第一谐振频率，处理较好时在大几千赫兹至几万赫兹变化，但是，如用弹性较好的橡皮泥安装将只有1-2kHz。
在对基桩进行低应变反射波法测试时选用速度或加速度传感器。
其中速度计在低频段的幅频特性和相频特性较差，在信号采集过程中，因击振激发其安装谐振频率，而产生寄生振荡，容易采集到具有振荡的波形曲线，对浅层缺陷反应不是很明显。
同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。
基桩低应变反射波法检测
• 引言 • 低应变反射波法检测原理 • 基桩低应变反射波法检测流程 • 基桩低应变反射波法应用实例 • 基桩低应变反射波法优缺点 • 未来展望与研究方向
01
引言
基桩检测的重要性
01 02
确保结构安全
基桩是建筑物的基础，其质量直接关系到建筑物的安全性和稳定性。通 过检测基桩的质量，可以及时发现潜在的问题，避免因基桩质量不达标 导致的建筑物损坏或倒塌。
提高工程质量
对基桩进行检测是工程质量控制的重要环节。通过检测，可以及时发现 施工中的问题，采取相应的措施进行纠正，提高工程质量。
03
降低维护成本
如果基桩存在质量问题，将会导致建筑物在使用过程中出现各种问题，
如沉降、开裂等。通过基桩检测，可以及时发现并处理问题，避免因小
问题积累导致大问题出现，从而降低维护成本。
数据处理与结果分析
数据预处理
对采集到的原始数据进行滤波 、去噪等处理，提高数据质量
。
波形分析
对处理后的数据进行波形分析 ，识别和提取反射波信号的特 征参数。
结果判定
根据反射波信号的特征参数， 结合基桩设计参数和施工情况 ，对基桩质量进行判定。
出具检测报告
将检测结果整理成报告，提供 给相关单位或个人使用。
量基桩进行检测。
实时性强
低应变反射波法可以在基桩施工完成 后立即进行检测，提供实时反馈，有
助于及时发现和解决问题。
覆盖范围广
该方法适用于各种类型的基桩，包括 灌注桩、预制桩等，覆盖范围较广。
无损检测
该方法不会对基桩造成损伤，可以保 证基桩的完整性。
缺点
对检测人员要求高
受环境因素影响较大
低应变反射波法需要经验丰富的专业人员 进行操作，对检测人员的技能和经验要求 较高。
低应变反射波法
传感器：用于接 收和传递地震波 信号
数据采集器：对传 感器接收的信号进 行采集、处理和记 录
计算机：对采集 的数据进行分析 和处理
软件：用于控制 测量过程、数据 分析和解释
准备工作：选择合适的传 感器、校准设备、确定测 量方案等
安装传感器：将传感器安 装在试件表面或内部
采集数据：通过设备采集 反射波信号，并记录数据
添加标题
弹性波的产生：物体受到外力作用时发生形变，形变部分又会对周围物体产生力的作用，从 而使弹性波传播开来。
添加标题
弹性波的种类：纵波和横波。纵波是推进波，地面上常见的声波、光波和地震中的P波等都是 纵波；横波是剪切波，地震中的S波、表面张力波等都是横波。
添加标题
弹性波的传播速度：与介质的弹性常数有关，弹性常数越大，传播速度越快。
测量原理：通过在桩 顶施加激振力，产生 低频弹性波，并记录 桩顶的振动响应信号
弹性波传播：弹性波 在桩身中传播，当遇 到桩身截面变化或桩 底时，会产生反射波
反射波识别：通过分 析反射波信号的特征 ，可以确定桩身截面 变化或桩底的位置
测量精度：低应变反 射波法具有较高的测 量精度，能够准确判 断桩身完整性
添加文档副标题
目录
01.
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03.
04.
05.
06.
添加 标题
定义：低应变反射波法是一种通过在桩顶施加激振力，测量桩顶反射波信号，从而确定桩身完整性、缺陷位 置和程度等信息的无损检测方法。
添加 标题
原理：低应变反射波法基于一维波动理论，将桩视为弹性杆件，通过在桩顶施加瞬态激振力，产生沿桩身传播的弹性波，当 波遇到桩身缺陷或桩底界面时，会产生反射波，通过测量反射波信号的时域波形或频域特性，可以确定桩身完整性、缺陷位 置和程度等信息。
低应变反射波法PPT课件
• 有的测试人员为了测试简便，经常不用耦合剂或 少用耦合剂，致使耦合剂的作用减少或消失，导 致测试信号振荡很明显，不利于对基桩的分析判 断，这样是不可取的。
• 击振信号的强弱对现场信号的采集同样影响较大， 对实心桩的测试，击振点位置应选择在桩的中心； 对空心桩的测试，锤击点与传感器安装位置宜在 同一水平面上，且与桩中心连线形成90°夹角，击 振点位置宜在桩壁厚的1/2处。
• 锤击方向沿桩轴线。
• 至少三次以上，不得连续锤击。
• 锤击能量在能看到桩低反射的前提下尽量 小，可以减少桩周参加震动的土体，以减 少土的阻力对波的影响。.15源自低应变桩基检测报告.
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注意事项
• 桩头不平时，以石膏安装最好。稠度低的黄油、 油性橡皮泥、粘性低的口香糖和泡泡糖、颗粒粗 的粘土均不能使用。有一种罐装橡皮泥弹性太好， 用它安装传感器往往有寄生振荡存在，不少人吃 过这方面的亏，下列几种耦合剂值得选用：①牙 膏：干净方便、快速实用；②黑色黄油（或粘性 好的黄油）或凡士林：粘性好的黄油经济实用， 但太脏，夏天效果亦不甚理想；凡士林经济实用， 较干净；③粘性好、弹性差的橡皮泥，以捏成团 用力扔到墙上不掉下为选择标准；④石膏：较适 合于不平整的桩头；口香糖：用口加工后使用。
• 传感器安装部位不得有浮动沙土颗粒存在； 不得安装于松动的石子上。
• 在实心桩的中心位置打磨出直径为10cm的 平面，在距桩中心2/3半径处，对称打磨出 2~4处，直径约为6cm的平面，打磨面应平 顺光洁密实。
• 用黄油或其他粘结剂应具有足够的粘结强 度，传感器底部粘结剂越薄越好。保证在 信号采集过程中，传感器不得产生滑移或 松动。
准备工作 确定受检桩 桩顶的清理 确定桩径、定点
打磨各点
安装传感器及其他元件
低应变反射波法对缺陷的判定
低应变反射波法（Low Strain Reflection Wave Method）是一种用于评估土壤和混凝土结构中缺陷的非破坏性测试方法。
该方法主要适用于评估基础桩的质量和完整性，以及检测土壤和混凝土中的空洞、裂缝、松散区域等缺陷。
低应变反射波法的工作原理是利用传感器或称为振发器在桩身上施加低频振动力或冲击，产生反射波。
通过接收和分析反射波的特征，可以判断桩体或土壤中是否存在缺陷。
一般情况下，反射波会受到缺陷的影响而发生幅度变化或延迟。
在使用低应变反射波法进行缺陷判定时，一般会进行以下步骤：
准备工作：包括确定测试的位置和方法，选择适当的传感器和仪器设备，并进行校准。
施加振动力或冲击：通过振发器或冲击器施加低频振动力或冲击，将能量传递到被测试的桩体或土壤中。
接收反射波：使用接收传感器接收并记录反射波的信号，通常是通过传感器接收和转换反射波的应变信号。
分析反射波：对接收到的反射波信号进行分析和处理，比较反射波的幅度、时间延迟等特征，以确定是否存在缺陷。
缺陷判定：根据分析结果，结合事先设定的判定标准和经验，判断桩体或土壤中的缺陷情况。
需要注意的是，低应变反射波法是一种表面测试方法，其适用范围和判定准确性会受到多种因素的影响，如土壤类型、桩体材料和尺寸、测试设备的性能等。
因此，在实际应用中，应结合其他测试方法和专业工程评估，综合考虑各种因素，以得出准确的缺陷判定结论。
反射波法低应变检测 共62页
11
1.3表面波（瑞利波） 固体介质表面受到交替变化的表面张力，使介质表面的质
点发生相应的纵向振动和横向振动，结果使质点作这两种振动 的合成振动，即绕其平衡位置作椭圆振动，椭圆振动又作用于 相邻的质点而在介质表面传播，这种波称为表面波。
下图为表面波传播示意图。图中示出了瞬时的质点位移状 态，右侧的椭圆表示质点振动的轨迹。由图可知，它在固体表 面（XZ平面）沿X方向传播。质点在XY平面内作椭圆振动。
反射波法 低应变检测
1
第一篇 概述
2
桩的动测技术与传统的静载荷试桩相 比，具有检测速度快、费用低、设备轻便 等优点。
低应变检测主要用于检测混凝土桩的 桩身完整性，是一项综合定性分析的检测 技术。
桩基动测技术可分为低应变和高应变两类。
3
低应变动测方法主要有
反射波法、
机械阻抗法（瞬态阻抗法和稳态阻抗法）、
产生交替变化的伸长和压缩形变，质点产生疏密相间的纵向振动， 振动又作用于相邻的质点而在介质中传播。此时介质质点的振动方 向和波动的传播方向相同，这种波称为“纵波”，如下图所示。
•任何弹性介质在体积变化时都能产生弹性力，所以纵波可以在任何弹性介质 （固体、液体、气体）中传播。由于纵波的发生与接收都比较容易，因而在 工业探伤、故障诊断中得到广泛的应用。桩的动测技术中主要采用纵波。
反射波法是用手锤或力棒激振； 瞬态机械阻抗法是用手锤敲击； 水电效应法采用高压放电产生脉冲力； 动力参数法使用手锤或特制的穿心锤冲击； 球击法顾名思义采用铁球冲击
2、稳态法：稳态法是对桩顶面施以一个幅值恒 定的轴向谐振力来激发桩的振动。稳态机械 阻抗法及共振法属于稳态法。
低应变反射波法
低应变反射波法一、低应变反射波法的基本原理低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。
将桩身假定为一维弹性杆件（桩长>>直径），在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗Z变化界面时，将产生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。
桩身波阻抗Z由桩的横截面积A、桩身材料密度ρ等决定:Z=ρCA假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面，界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1，上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。
①当Z1=Z2时，表示桩截面均匀，无缺陷。
②当Z1>Z2时，表示在相应位置存在截面缩小或砼质量较差等缺陷，反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。
③当Z1<Z2时，表示在相应位置存在扩径，反射波与入射波速度信号相位相反。
当桩身存在缺陷时，根据缺陷反射波时刻与桩顶锤击触发时刻的差值△t和桩身传播速度C来推算缺陷位置Lx: Lx=△t²C/2二、低应变反射波法的几个建议1、桩头直接在素混凝土（浮浆）上进行测试，结果无论怎么改变传感器以及传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。
一般情况下，桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止，而且要尽量平整、干净（桩头不要破碎、不要有杂物、不要有水）；这可以通过随身携带凿子以凿平安装点和锤击点或委托施工方在测试前帮忙进行桩头处理，这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。
2、传感器传感器的安装对现场信号的采集影响较大，理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之间接触刚度越大，传递特性越好，测试信号也越接近桩面的质点振动。
所有动测均要求如此。
对实心桩的测试，传感器安装位置宜为距桩心2/3～3/4半径处；对空心桩的测试，锤击点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成90°夹角，传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。
传感器的安装技巧以及耦合剂的选择对加速度计和高阻尼速度计很重要。
低应变反射波检测方法简介
B RIDGE&TUNNEL桥梁隧道适用范围低应变反射波法是目前国内外使用最广泛的一种基桩无损检测方法，它集一维弹性波动理论对实测桩顶速度或加速度响应信号的时、频域特征来分析判定被检桩的桩身完整性，其中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。
根据一维弹性杆件波动理论，对由桩顶锤击产生的下行压缩波来说，当桩身某处波阻抗发生变化时将产生上行反射波。
从广义讲，在某一桩身截面处波阻抗的降低，则表现为反射波与入射波的相位相同，如夹波、离析、缩径甚至断裂等；反之则表现为相位相反，如扩径等。
因此，仅仅通过反射波的相位特征来判定桩身缺陷的具体类型具有一定的困难。
另外，尽管目前国内外一些研究单位和厂家推出的反射波时域曲线拟合软件，但对桩身及其受地基土的作用难以给出可信度较高的定量分析结果，只能采用近似模拟方法。
因此，本办法在应用中尚需结合岩土工程地质和施工技术资料，通过综合分析来对桩身和桩端存在的缺陷及其类型和影响程度作出定性判定。
由于其桩身反射信号复杂和桩端反射不易识别，依据一维杆件中的弹性波理论，本办法即不能应用于水泥土桩等非刚性材料桩，也不能用于混凝土竹节桩等异型刚性材料桩。
在桩顶受到低能量锤击的作用下，低应变弹性波在桩中传播至桩端，并反射回桩顶被传感器所接受。
人们既可利用时域信号中的桩端反射时间来计算波在桩中的传播速度，也可利用该场地被检桩的平均波速来估算桩的长度。
但由于桩身材料和地基土的阻尼及辐射阻尼效应，波的能量将随着传播距离的增大而衰减，当被检桩超过一定的长度后，不易测得清晰易辩的深部桩身缺陷和桩端反射波，因此本办法检测受到了一定的限制。
另外，桩端反射波的可辩性除受桩的长径比控制外，还与桩侧土的弹性模量或波速的高低密切相关，故新规程未对桩的长径比做具体的定量规定。
对于嵌岩桩，由于桩端嵌入基岩之中，往往存在有桩材料与基岩广义波阻抗相接近的情况，使得在时域曲线上桩端反射不明显或基本无法识别，这时就应结合岩土工程勘察资料和实测时域曲线来判断桩端嵌固情况。
桩基低应变反射波法检测原理
桩基低应变反射波法检测原理
一、基本流程
低应变检测一般首先进行，以了解试验前桩身的完整性。
进行低应变试验前通知委托方或现场监理工程师，经批准后进场进行试验，操作步骤参考如下：
⑴传感器安装面预处理；
⑵安装传感器；
⑶调整仪器进入接受状态；
⑷检查信号、存储信号；
⑸重复观测确定信号一致性；
⑹改变锤击位置及接受位置，重新观测；
⑺对异常桩重点对待。
每批桩低应变试验结束后及时进行分析。
对有问题的桩应及时将分析结果通知监理或委托方。
二、低应变检测原理
1、低应变完整性检测是根据应力波在不同波阻抗和不同约束条件下传播特性来判别桩身质量。
2、具体方法是：试验时将传感器紧密粘贴在被测桩头上，在桩身顶部用力棒（或力锤）进行竖向激振，产生应力波；
3、应力波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面或桩身截面积发生变化时将产生反射信息，经接收、放大、和滤波后记录在基桩检测仪内；
4、然后用电子计算机对记录数据（反射信息）进行处理，结合施工工艺、地层等综合分析，识别来自桩身不同部位的反射信息，据此反射信息对基桩的施工质量进行判释。
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洋洋味道洋洋味道姓名：林必挺院系：地球科学与工程学院指导教师：袁宝远2016 年 4 月基于桩基检测的低应变反射波法学号：专业：地质资源与地质工程职称：教授2016年6月一、引言桩基础属于隐蔽性工程, 是建、构筑物重要的组成部分, 其作用在于将上部结构荷载传递到桩周及下部较好地层中, 其质量优劣直接影响到整个结构的安全与稳定。
因此桩基对工程质量起着不容忽视且不可替代的作用。
然而在实际中由于现场地质条件复杂、施工工艺以及施工中对施工质量控制不当等, 常常会出现各种各样的工程缺陷。
尤其是对于混凝土灌注桩, 稍有不慎就容易造成诸如扩径、缩径、夹泥、离析、空洞、断桩等影响桩基安全使用的各种质量问题。
缺陷的存在必然不同程度地影响到桩基承载力, 严重者甚至使单桩丧失承载力。
如果能事先较为准确地判断出桩身缺陷类型及严重程度、缺陷位置等, 就可以及时采取补救措施, 排除事故隐患。
因此对单桩承载力检测以及桩身的完整性检测对桩基工程来说就具有极为重要的意义, 是任何情况下都决不可忽视的至关重要的隐蔽工程验收手段。
目前,用于桩身质量完整性检测的方法主要有静载荷试验、钻芯检测法、高应变动测法、低应变反射波法、超声波透射法等。
低应变反射波法是在这种工程需要和技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法, 具有操作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点, 是目前桩基质量检测规范首推的桩身完整性检测方法, 在桩基检测当中得到了广泛的应用。
对于各检测方法的对比如表 1 所示。
表1 各检测方法的对比检测类型有损检测无损检测检测方法静载荷试钻芯检测高应变动测低应变反射超声波透射验法法波法法检测目的单桩承载桩身结构单桩承载力桩身结构完桩身结构完力完整性和桩身结构整性整性完整性检测局限不能区分易斜钻，不能解决桩多解性不能检测桩性破坏模式局部检测强度及沉降身外形畸变问题检测效率低较低一般高较高检测费用高较高较高低较低从上表可以看出，综合比较小低应变反射波法作为一种无损检测，可用于检测桩身结构的完整性。
具有检测效率高，检测费用低的特点。
二、低应变反射波法检测基本原理低应变反射波法又称锤击法, 是以一维弹性杆应力波波动理论为理论基础的无损检测方法,适用于检测桩身完整性, 判断桩身缺陷类型、位置及严重程度等,核对桩长, 以及估计桩身混凝土强度等。
反射波法基本原理可如下图表示在桩顶部位进行竖向激振,给桩一定的能量, 产生一纵向弹性波, 该波沿桩身向下传播,当传至桩身明显波阻抗有差异的界面, 如扩缩径、严重离析、断桩、桩底等部位, 将相应地产生反射波反射信号可通过桩顶的传感器拾取, 并经放大、滤波、数据处理,我们可进而根据处理结果计算弹性波在桩身各部位的传播速度, 据此可以达到检测的目的。
图 1 低应变反射波检测原理根据应力波理论，有如下规律：式中V为质点速度，下标I 、R分别表示入射波、反射波，Z1 、Z2分别为反射界面上下部广义波阻抗（Z1 1C1A1 , Z2 2C2A2, A1 , A2分别为界面上下桩身截面积）1）当桩身无缺陷时，Z2=Z1，V R=0, 桩身内部不存在反射波，只存在桩底反射波；（2）当桩身存在缺陷时，Z2 Z1 ，V R与V1与同号，即在实测时域曲线上，反射波与入射波同相；反之，当桩身存在扩径等原因而使波阻抗增大时，即Z2 Z1，V R与V1 反号，即在实测实域曲线上，反射波与入射波反相。
三、常见桩基缺陷类型造成桩基出现各种影响其桩身质量和基桩承载能力的缺陷的因素有很多, 如施工工艺不当、成桩方式不合理、地质条件复杂等。
一般来说, 描述桩身缺陷有三个指标—缺陷位置、缺陷性质和缺陷严重程度。
桩身阻抗变化是缺陷的综合体现, 可能是任一种或多种缺陷同时累加的结果, 所以仅根据阻抗的变化是无法确定缺陷性质的, 应根据地质资料、桩型、施工工艺、施工记录、现场条件等综合判断, 必要时可结合钻芯取样法、超声波透射法等其它方法共同判断。
在桩基检测工作中, 常见的缺陷类型有扩径、缩径、裂缝、离析、蜂窝、空洞、夹泥、断桩等。
（1）完整桩：桩身形状规则, 无变径、离析、裂缝、夹泥等缺陷的桩。
（2）扩径桩：成桩后桩身部分区段截面明显大于设计值的灌注桩。
（3）缩径桩：成桩后桩身部分区段截面明显小于设计值的灌注桩。
（4）离析桩：外形完整、部分区段呈现蜂窝状结构或松散状态的桩。
离析部分直接影响到桩的强度与承载力情况。
造成桩身离析的原因很多, 如所用材料不合格或配比不合理, 成桩时搅拌不均匀、振捣不密实使得部分区段砂石含量过高等。
5) 断桩：桩身部分截面断裂或者断开的桩。
根据桩身的缺陷程度，可将桩身分为几类，如表 2 所示表 2 桩身完整性分类分类原则桩身完整性分类Ⅰ类桩桩身完整Ⅱ类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥Ⅲ类桩桩身有明显缺陷, 对桩身结构承载力有影响Ⅳ类桩桩身存在严重缺陷一般认为, Ⅰ类桩为优质桩, Ⅱ类桩为合格桩, Ⅲ类桩为经过设计计算分析并采取处理措施之后可以使用的桩, Ⅳ类桩为不合格桩。
四、桩身缺陷的成因分析桩身缺陷主要有夹泥、断裂、裂纹、缩径、空洞、离析等。
其中又以离析、夹泥较为常见。
一般情况下, 桩基出现质量问题, 主要是因为在勘察、设计、施工时等阶段中存在问题, 或者是因为在桩基工程完工后外部环境、使用条件等发生变化对桩基造成损坏。
地质因素桩周的软土、流砂、地下水等影响混凝土质量，桩周存在空洞及不密实区造成漏浆等。
常规因素（1）勘察阶段的问题各种现场及人为因素的影响, 使得勘察报告中提供的诸如地质剖面图、钻孔柱状图以及土的各项物理力学指标和建议设计参数不准确（2）设计阶段的问题设计人员个人习惯、设计能力等造成桩基础选型不当、设计参数选取不当（3）施工阶段的问题：材料选取不当或施工管理不当, 施工方法、施工工序安排不合理,施工过程控制不严格,质量检验不到位,各种施工人员、施工机械和施工时所处季节、天气等自然因素, 造成桩基础出现质量问题。
（4）环境因素的影响：临近地区基坑开挖、地面大面积堆载、上层结构荷载、重型机械行进、相邻桩挤土效应等, 也会影响到桩基础的质量。
工艺因素1）桩身混凝土欠灌，造成桩头部位混凝土骨料少，浮浆多，浇注不良，桩身上部质量差。
（2）灌注完成后导管抽拔太快，由于上部混凝土压力不够，使泥浆顺管壁下流，造成局部混凝土离析或夹泥，或在灌注过程中导管埋入混凝土过深或时间过长，拔管时造成混凝土内部出现空洞、蜂窝等缺陷。
（3）在灌注时护桶下部软弱层在混凝土上翻时，将桩周土或卷入桩身，造成夹泥。
（4）灌注时，由于各种原因引起灌注中断时间过长，造成二次灌注，使上部混凝土接近初凝，而泥浆中残渣不断沉淀，再次灌注后形成夹层或断桩。
（5）施工中桩顶标高不准，导致混凝土欠灌，造成接桩；或因桩顶浮浆太厚，清掉浮浆后桩顶标高低于设计值，进行接桩处理。
（6）由于承台基坑开挖及破桩头方法不当，对桩头部位产生严重扰动，引起桩身浅部开裂。
五、桩基缺陷典型曲线特征（1）完整桩完整桩的振动反应曲线规则而圆滑, 入射波和反射波信号较明显, 无子波反射, 波列纯净。
摩擦型桩反射波信号与入射波初始相位相同,但如果锤击能量不够, 当桩长过长时可能无桩端反射信号。
端承型桩反射波与入射波信号反相，如图 2 所示。
图 2 典型完整桩波形2）扩径桩一般扩径桩反射波曲线不太规则, 桩端反射和桩间反射明显。
存在多次反射时第一次反射波和入射波反相, 第二次同相。
反射波的表现随着扩径形态的不同而各有差异。
如图3 所示。
图 3 典型扩径桩波形（3）缩径桩一般缩径桩波形清晰、完整、直观、不规则, 第一次反射时反射波与入射波同相第二次反射时反相,有明显的桩底反射和桩间同相位子波反射，如图 4 所示。
图 4 典型缩径桩波形（4）离析桩离析桩波形曲线不规则, 有桩底反射和桩间同相位子波反射,但是比缩径桩弱。
另外其波形与缩径桩有相似之处, 即第一次反射时反射波与入射波同相, 第二次反射时反相。
由于离析差异区段混凝土密实度差, 离析程度不均匀,入射波在缺陷部位会发生复杂的反射、折射、散射、透射等,所以其波形很乱, 有时甚至没有明显的桩底反射和桩间同相位子波反射，如图 5 所示。
图 5 典型离析桩波形（5）断桩波形规则,呈尖峰状,波列整齐,有多次反射,无桩底反射,如图6所示。
图 6 典型断桩波形六、缺陷桩处理缺陷桩处理常用方法有扩大承台、原位复桩、接桩、桩芯凿井法、补桩、补强，改变施工方法，修改设计方案等。
下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。
（1）扩大承台（梁）法。
a. 桩位偏差过大，原设计的承台（梁）断面宽度满足不了规范要求，此时采用扩大承台（梁）来处理。
b. 考虑桩基共同作用，当单桩承载力达不到设计要求，可用扩大承台（梁）并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法。
需要注意的是在扩大承台（梁）断面宽度的同时，适当加大承台（梁）的配筋。
（2）原位复桩。
对在施工过程中及时发现和检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。
此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。
（3）接桩。
确定接桩方案，首先对桩进行声测，确定好混凝土的部位。
其次，根据设计提供的地质资料确定井点，降水-开挖-20# 素混凝土进行护壁，护壁内用钢筋箍圈进行加固。
第三，挖至合格数处利用人工凿毛，按挖孑L 法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。
（4）桩芯凿井法。
这种方法做起来比较困难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孑施工方L 混凝土法浇筑膨胀混凝土。
（5）接桩法。
当成桩后桩顶标高不足时，常采用接桩法处理，方法有以下两种：a. 开挖接桩挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。
b. 嵌入式接桩当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。
（6）补桩法。
桩基承台（梁）施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之间补桩。
（7）钻孔补强法。
此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理。
a. 桩身混凝土局部有离析、蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。
b. 桩长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。
（8）改变施工方法。
桩基事故有些是因为施工顺序错误或方式工艺不当所造成，处理时一方面对事故桩采取适当的补救措施；另一方面要改变错误的施工方法，以防止事故的发生。
常用的方法有以下两种：a. 改变成桩施工顺序：如桩布置太密不便施工时，可采用间隔成桩法。