低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测中的应用叶贤龙

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1、低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测中的应用叶贤龙广东建粤工程检测有限公司广东广州510000摘要：桩基质量的好坏将直接影响上部建筑结构的稳定性，因此桩基检测工作至关重要。本文通过介绍低应变反射波法的工作原理，并结合在混凝土灌注桩桩身完整性检测屮的应用实践，总结丫桩身常见缺陷类型及检测波形，并归纳丫基桩浅部缺陷检测屮相关注意事项。关键词：低应变反射波法；完整性；检测；反射波随着工程建设的迅猛发展，桩基础作为一种十分重要的基础形式，被广泛运用于各个方面的棊础工程屮。由于基桩属于隐蔽工程，施工程序复杂、难度大、要求高，丑容易受&然、人为等

2、因素的影响，而使施工质量出现问题。因此，基桩质量的检测就显得尤为重要。基桩检测的目的是为了查明桩身结构的完整性和承载力，保证建筑物的质量与安全使用。目前，费用低、检测速度快及覆盖面广等优点的低应变检测在基桩完整性检测屮的应用广泛，在低应变检测屮，又以发射波法应用最为普遍。1原理低应变反射波法是将弹性固体内应力在一维空间的传播作为理论基础，将桩等价为一细长的杆，桩长为L，横截面积为A,弹性模量为E,质量密度为ρ,当桩顶受到一纵向锤击力时，由平衡关系及虎克定律可得桩的纵向运动方程式屮，为沿桩身传播的纵波波速，当波沿桩身传播遇到阻抗

3、发生变化时，会产生反射与透射，据应力波理论和牛顿第三定律可得UI+UR=UTA1(σl+σR)=A2σT据波阵面上动量守恒条件，有ρlClAl(UI-UR)=ρ2C2A2UT其中U，σ分别表示位力波波速和段力，下标I、R、T分别表示入射波，反射波和透射波，由上述可得UR=-FUIUT=TUIn=ρlClAl/ρ2C2A2F=(1一n)/(1+n)T=2/(1+n)式中，ρ,C,A为广义波阻抗；F为反射系数；T为透射系数。1.1不同类型桩的反射特征(

4、1)完整桩即ρlClAl=ρ2C2A2,n=l,F=0,桩底反射信号清晰，无桩间反射波迹象；检测波形规则衰减。若为摩擦桩，由于桩身材料的ρlCl远人于桩底土的ρ2C2,n〉l,F<0,UR>0,反射波与入射波同相位；若为嵌岩桩，由于桩身材料的ρlClAl远小于桩底基岩的ρ2C2A2,n

5、析桩即ρ2C2<ρlCl，n〉l,F<0,UR<0,反射波与入射波同相位，但离析桩中整桩平均波速低。(1)断桩波形不规则，畸变严重，振幅衰退慢，无桩底反射信号，或信号较弱,桩间反射能量较强。当己知波速的情况下，根据实测波形反射波的到吋，可计算桩长或缺陷位置，其数学表达式为L=C×ΔT/2o1.2现场检测与信号处理检测前对桩头进行必要的清理，首先挖至桩顶设计标高，凿去浮浆，露出坚硬的混凝土表面，平整桩头，并冲洗干净ii无积水。再对检测仪器设备进行全面检査，确认仪器设备能正常使用。采用力棒给桩头施加

6、竖向激振力，产生应力波，通过安装在桩头上的传感器接收来自桩身的反射信号，通过动测仪对信号进行处理存储。通过动测仪(现场)或室内计算机进行信号放大、滤波及分析处理后,得到速度吋程曲线。据此，即可根据波形特征进行分析，计算平均波速，判断桩身完整性及混凝土质量。根据被测桩波形、波速，结合工程地质及施工记录，综合判断桩身的完整程度类别。现场检测如图1、图2所示。2实例分析2.1桩身无异常当桩身完整无异常吋，桩底反射明显，无明显桩身反射信号，桩长和波速值合理。如图3所示，该桩设计为摩檫桩，桩身完整，桩底反射波与入射波同相位。图3桩身完整2.2扩

7、径受地质条件和施工工艺的影响，桩身容易产生扩径现象，扩径位置不冋，测试曲线亦不同。(1)桩头扩径桩头扩径，俗称“大头桩”，扩径部分以下为正常桩径，它会造成桩身浅部“相对缩径”，有明显反射波，II反射波与入射波同相位。如图4、图5所示，该桩设计桩径1.0m，桩顶高程处桩头直径1.5m,桩顶高程以下1.9m左右桩径1.0m，检测信号在1.9m处有明显反射波，反射波与入射波同相位。(2)桩身扩径桩身扩径，测试曲线会出现先扩后缩反射波，如图6、图7所示，该桩设计桩径1.0m，桩顶高程以下1.5〜3.2m桩身扩径，3.2m以下桩身恢复设计桩径。

8、图61.5〜3.2m桩身扩径图71.5〜3.2m桩身扩径(照片)2.3缩径缩径是常见的缺陷类型，桩身奋较明显反射波，且反射波与入射波冋相位。其严重会出现周期性反射波，无桩底反射波。如图8,图9所示，该桩在桩顶高程以下3.