反射波法解决嵌岩桩入岩深度和桩底沉渣问题应用

广东科技2012.10.第19期

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反射波法解决嵌岩桩入岩深度和桩底沉渣问题应用探讨

鲁劲风

（安徽省勘查技术院）

1前言

嵌岩桩是桩端嵌入基岩一定深度的灌注桩，它在高速公路和铁路的大型桥梁、高层建筑的基础中被大量使用。它具有承载力大，沉降小等优点，但若桩身质量存在缺陷或桩底沉渣，将直接影响基桩的承载力，可能造成基础的超常沉降，从而影响建筑物的安全，产生严重后果。因此，如何检测桩端沉渣和入岩深度对嵌岩桩的质量控制至关重要。嵌岩桩的质量控制除了桩本身的混凝土浇筑质量外，另一个重要的因素是桩端嵌岩质量的好坏。嵌岩质量一方面由嵌岩深度和桩端岩性控制；另一方面就取决于桩端沉渣的厚度。传统检验桩端沉渣最直接的方法就是钻孔取芯，但这种方法耗时长、费用大、无法普遍采用。但利用反射波法检测信号在桩端处的反射特征可以定性地判断桩端沉渣情况，还能定量取得桩体入岩深度。

2嵌岩桩测试曲线的特征及判别依据

基桩低应变反射波法检测的原理基于应力波在一维杆中的传播机理，当满足λ＞D ＜L （λ＝C/f ）时，即桩径远小于桩长，且小于入射波长时，可假设桩为一维杆件，应力波在桩身内的传播满足一维波动理论。在桩顶施加一激振，桩身内产生质点振动，其响应便以波动的形式在桩身中传播。应力波自桩顶往下传播，遇到波阻抗Z 变化界面时，产生反射波和透射波。依据弹性

波反射理论，反射波波速（V r ）、透射波（V t ）与入射波波速（V i ）存

在下列关系：

V r =V i Δz 1-z

2

12

V t =V i Δ

2z 112

假定应力波从阻抗为Z 1的介质进入阻抗为Z 2的介质，则

有：

当Z 1>Z 2，即波阻抗减小时，V r 与V i 同号，反射波与入射波同相；

当Z 1=Z 2，即波阻抗不变时，V r =0，V t =V i ，入射波完全透射，无反射波产生；

当Z 1

对于桩身结构完整的桩，它们的测试曲线比较简单，即在直达波与桩底反射波之间，曲线较平直，没有明显的桩间反射；然而，嵌岩桩因其自身结构特点，其反射波往往具有明显的特征。对于桩身结构完整入岩较深的嵌岩桩，在直达波和桩底反射之间，曲线并不平直，因为在压缩应力波由软弱地层进入坚硬岩层时，压缩应力波的阻抗突然增大，会导致产生一个与直达波相位相反的入岩反射波（拉伸应力波），当压缩应力波进入嵌岩层中的桩身混凝土后，由于桩周岩层的密度相对均匀，使得压缩应力波的阻抗相对减小，导致入岩反射后的曲线从基线上方降至基线下方，在遇到桩底后，又升回基线上方。由此可得

出，应用反射波法检测嵌岩桩，分辨清应力波行进途中的变化特征，就可以找出桩体入岩位置和桩底位置，进而计算桩体入岩深度。在《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）中规定：对于嵌岩桩，桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时，应采取其他方法核验桩端嵌岩情况。在实际检测过程中，通过对测得的桩底信号进行分析，就可定性判断沉渣情况：①桩底反射信号与锤击脉冲信号相位反向，且单一，反映出压缩应力波在桩底遇到高阻抗介质；表明桩端与基岩接触很好。当桩端持力层为软岩或较软岩时，岩层与桩身混凝土波阻抗较近时，桩底反射会不明显或很弱。②桩底反射信号先有与锤击脉冲同向的信号，接着出现一反相信号，表明应力波先遇到沉渣界面反射同向信号，穿过沉渣到基岩面反射反相信号，这种情况说明桩底沉渣较薄，应力波还没有被阻隔，继续下传到基岩并反射回桩顶。③桩底信号出现强烈的与锤击脉冲信号同向反射，则证明可能是桩底沉渣较厚所引起，证明应力波无法传到基岩。对此要加以足够重视，多分析比较，找出原因，必要时，采用钻芯法进行验证。

3工程实例

（1）图1为某铁路桥1~6#嵌岩桩实测曲线图，因该桥年限较长，资料缺失，设计部门想了解该桥嵌岩桩的入岩深度，以便

新的改造。如采用钻芯，

不但成本高，而且实施非常困难。针对该难题，我们采用低应变反射波法进行新的尝试。测试后，对桩底反射信号进行了仔细甄别、推敲，判定该桩体入岩位置和桩底位置，进而得出该桩入岩深度。

（2）图2为某高层建筑26#人工挖孔桩实测曲线，图中可

以看到明显单一的基岩反射信号，表明桩端混凝土与基岩融为一体。

（3）图3为某高层建筑10-1#人工挖孔桩实测曲线，图中可以看到桩底反射信号先有与锤击脉冲同向的信号，接着出现一反相信号，表明应力波先遇到沉渣或离析界面反射同向信

摘要：从理论到实践，对嵌岩桩的反射波形特征进行了分析，对嵌岩桩的桩底沉渣和桩底岩性定性判断作出合理解释，尤其对嵌岩桩

的入岩深度定量化提出有益的探讨。关键词：反射波法；嵌岩桩；入岩深度；桩底沉渣

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号，穿过沉渣到基岩面反射反相信号，这种情况说明桩底沉渣较薄或桩体有轻度离析现象。

（4）图4为某高速公路桥2~2#嵌岩桩实测曲线，图中桩底反射信号单一且与锤击脉冲信号同向，表明桩底可能存在桩底沉渣较厚现象，后经钻探抽芯验证，桩底沉渣厚度达到60mm 。

4结语

通过以上理论和工程实例分析，应用低应变反射波法对嵌

岩桩的入岩深度及桩底岩性、桩底沉渣的判定有重要的作用。

这就需要我们掌握嵌岩桩测试曲线的特征，注重收集准确的相关数据，在检测过程中多总结、多分析。同时，运用同一根桩多次测试及相邻同条件桩对比测试分析，最终确定入岩时刻和桩底反射时刻，进而定量地确定嵌岩桩入岩深度。通过分析嵌岩桩桩底实测反射波与激振信号之间的相位关系及波形特征，定性地判断出桩底岩性和桩底沉渣情况，准确评价受检嵌岩桩质量，为工程质量把好关。

图4桩底沉渣较厚的嵌岩桩实测信号

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独立性A

共选出34家对这34家进行定性分析后，没有一家和A 公司提供的服务类似。

4交易净利润法

交易净利润法是以可比非关联交易的利润水平指标确定关联交易的净利润。利润水平指标是衡量利润与产品销售额、发生的成本或所运用的资产之间关系的财务比率。利润水平指标的选择是否恰当取决于被测试方经营活动的性质以及可比企业资料的可靠性。

应用交易净利润时使用的主要利润水平指标具体包括：资产收益率销售利润率完全成本加成法贝里比率

关联交易与非关联交易之间在以上方面存在重大差异的，应该就该差异对营业利润的影响进行合理调整。利润水平指标可根据内部可比交易或外部可比交易数据计算得出。

可比性分析应特别考察关联交易与非关联之间在功能风险及经济环境上的差异以及影响营业利润的其他因素，具体包

括执行功能、

承担风险和使用资产，行业和市场情况，经营规模，经济周期和产品生命周期，成本、费用、所得和资产在各交易间的分摊等。

交易净利润法通常适用于下列交易类型：采购销售

有形资产的转让和使用劳务提供

在可比的交易条款下，A 公司并未向非关联方客户提供类似的合约研发服务，同时B 公司的成员企业与独立企业间也不存在类似的可比交易。因此，不存在可运用交易净利润法来评估受测关联交易的内部可比交易。

因此，通过寻找与A 公司宽泛可比的外部可比公司。搜索条件以下：

初步SIC 编码检索：3679Electronic components ，and elsewhere specified

地理位置筛选：亚洲地区财务年度筛选：财务年度2003~2009年公司的独立性

2007~2009年加权平均存货占净销售收入的比例大于5%排除

2007~2009年加权平均经营亏损排除选用了147家

根据定性分析选用了9家，

通过9家来确定完全成本加成率，从而对A 公司和B 公司之间的关联方交易进行评估，看是否符合独立交易原则。

5利润分割法

利润分割法为根据企业与其关联方对关联交易合并利润的贡献计算各自应该分配的利润额。利润分割法适用于各参与方关联交易高度整合且难以单独评估各方交易结果的情况。

利润分割法可分为以下两类：一般利润分割法：一般利润分割法根据关联交易各参与方的所执行的功能、承担的风险以及使用的资产，确定各自应取

得的利润。剩余利润分割法：

剩余利润分割法将关联交易各参与方的合并利润减去分配给各方的常规利润的余额作为剩余利润，再根据各方对剩余利润的贡献程度进行分配。

可比性分析特别考虑交易各方以下因素：

执行的功能、

承担的风险和使用的资产；成本、费用、所得和资产在各交易各方之间的分配；会计处理；

确定交易各方对剩余利润贡献所使用信息和假设条件的可靠性等。

一般利润分割法和剩余利润分割法都需要对参与各方为促成项目成功而做出的经济贡献进行评估。由于评估存在主观性，利润分割法并不可靠。

最终，通过转让定价的分析和选择，确定为交易净利润法是评估A 公司和B 公司之间的关联方交易的最适合的转让定价法。

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