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1、低应变反射波法在桩基检测中的应用:低应变反射波法是一种应用十分广泛的桩基检测方法，具有快速、高效、准确等技术优点。本文从低应变反射波法的基本原理出发，对一些实例检测中常见的波形进行了分析，并重点分析了检测中应注意的事项，确保了低应变反射波检测的准确性。可供参考。 关键词:反射波法；桩基检测；波阻抗；缺陷波形；传感器 近年来，随着我国工程建设事业的快速发展，桩基础作为一种安全、有效、可靠的基础形式在众多等领域均得到了广泛的应用。由于桩基属于隐蔽工程，施工过程中难免出现离析、夹泥、缩颈、断裂等不良缺陷，这些缺陷
2、不同程度地影响了基桩的质量而影响到上部结构物的安全，因此桩基质量的检测越来越重要。桩基检测技术通常有直观检查法、辐射能检测法、静力检测法和动力检测法。基桩动力检测技术目前主要有低应变法、高应变法,各有优缺点。低应变反射波法具有检测快速、方便，测试资料分析简单、精确，费用低廉等优点，因此其被众多的检测单位所采纳与应用。 1低应变反射波法的基本原理 低应变反射波法是以一维波动方程为理论基础。将桩身假定为一维弹性杆件,当桩顶受到一激振力后,产生一压缩波,沿桩身向下传播,当桩身的波阻抗Z发生变化时,应力波在桩身的传
3、播将产生反射、透射和折射。两种波阻抗差别越大,纵向应力波反射的能力越强,透射的能力越差。反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。安装在桩顶上的传感器,将接收桩身各个波阻抗Z变化界面处反射上来的信息,根据这些信息进行分析,可对桩身完整性质量进行分析判断。 在基桩某一个波阻抗变化界面处,假设界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1,下部波阻抗Z2=ρ2C2A2。波阻抗之比 ψ=(ρ1C1A1)/(ρ2C2A2)(1) (1)当ψ>1时,分为两种情况:①假定桩身截面积不变,即A1=A2,则ρ1C1>ρ2C2,表明在桩身
4、相应位置混凝土质量较差,发生了离析或断桩,反射波和入射波同相位。②假定桩身材料的性质不变,即ρ1C1=ρ2C2,则A1>A2,也就是说桩身的截面发生了变化,在桩身相应截面发生了缩颈,反射波和入射波同相位。 (2)当ψ<1时,分为两种情况:①假定桩身截面积不变,即A1=A2,则ρ1C1<ρ2C2,表明应力波由软材料向硬材料方向传波。②假定桩身材料的性质不变,即ρ1C1=ρ2C2,则A1 当桩身存在缺陷时,根据接收到的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=△t×
5、C/2(2) 2实测缺陷波形分析 (1)浅部扩颈,波形如图1所示。 图1浅部扩颈波形 桩长40.50m,桩径1.00m,C30。初步判断浅部扩颈。后经开挖验证,桩顶下2.2～3.4m出现扩颈。 (2)离析,波形如图2所示。 图2高析波形 桩长18.5m,桩径1.00m,C30。取地质条件、设计成型、成桩工艺、混凝土标号相同的桩底反射信号明显的5根I类桩的平均波速,如表1所列。 表1平均波速m/s 根据平均波速3855m/s初步判定桩顶下4.9m处严重离析。后经取芯验证,在5.0m处
6、开始严重离析,缺陷芯样长度为82cm,芯样为砂浆,无粗骨料。 (3)低频大信号,如图3所示。 图3低频大信号 桩长14.6m,桩径0.50m,C15。该桩检测出的波形为底频大信号,初步判断为浅部严重缺陷。后经验证在桩顶下1.2m处断桩。 (4)桩底没入岩,波形如图4所示。 图4桩底没入岩波形 桩长22.0m,桩径1.25m,C30,嵌岩桩。取地质条件、设计成型、成桩工艺、混凝土标号相同的桩底反射信号明显的5根%类桩的平均波速,如表2所列。 表2平均波速m/s 按波形图中设定的桩底位置
7、,根据施工单位提供的桩长22m,计算得出的波速为3934m/s,与平均波速很接近,根据所测波形结合地质情况初步判定为桩端没入岩。后用钻芯法验证桩端入岩情况,桩端没有入岩。 3低应变反射波法检测分析注意事项 3.1现场桩头的处理 在现场信号采集的过程中,桩头的处理是非常关键的一步。由于桩头处理得不好,往往不能采集到理想的信号。桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止,粘接传感器和进行激振的位置要尽量打磨平整、处理干净,不能破碎,不要有杂物和水。最常见的情况就是桩头的浮浆清理不彻底,采集到的信号都不理想,往往
8、在信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲,不能客观地反映桩身的完整性情况。另外在锤击的过程如果出现将敲击处混凝土敲破碎的情况,应重新打磨一个平整的激振点。 3.2传感器的选择及安装 在现场检测过程中选用速度传感器和加速度传感器进行对比检测。选用速度传感器采集的波形曲线,对浅层缺陷反应不是很明显,而选用高灵敏度加速度传感器测试所采集到的波形曲线,没有振荡,并且缺陷反应明显。对实心桩,传感
