低应变反射波法在CFG桩浅部缺陷完整性检测中的应用与分析

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1、低应变反射波法在CFG桩浅部缺陷检测中的应用谢平范文斌孙圣蔡宇蒋建军（湖南中大建设工程检测技术有限公司湖南长沙410205）摘要：结合某工程检测实例，介绍了低应变反射波法在桩检测中的基本理论，并阐述了该技术的基本方法及其波形结果处理过程，通过运用此法，结果表明检测效果良好，同时验证了检测的正确性和可靠性。关键词：桩；反射波法；浅部缺陷定量化ApplicationofLowStrainReflectionWaveMethodforTestingShallowDefectsXiePingFanWen-binSunSheng

2、CaiYuJiangJian-jun.(HunanZhongdaConstructionEngineeringTechniqueTestCo.Ltd,Changsha,Hunan,410205,China)Abstract:Combiningthedetectionexampleofaproject,thearticleintroducesthebasicprincipleoflowstrainreflectedwavemethodintestingofCFGpiles,andexpoundingthebasicmet

3、hodologyofthetechnicalandtheprocessofthewaveformresults.Theresultsshowgoodtestresults,andverifyingtheaccuracyandreliability.Keywords:CFGpile；reflectionwavemethod；shallowdefectsquantitative一、引言桩基工程是地下隐蔽性工程，基桩在施工过程中常出现缩径、扩径、夹泥、离析和断桩的缺陷，从而直接影响到工程质量，因此对桩的完整性检验是非常重要的

4、[1]。在桩身完整性检测中，反射波法理论依据充分、测试技术简单、波形判读直观，可以诊断桩身各种缺陷，并能确定其所在部位，同时对桩长进行核查，按桩身弹性波速，对混凝土质量做出适当评价，此技术已成为基桩完整性检测的主要手段之一。CFG桩是英文CementFly-ashGrave的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水伴和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型[3]。CFG桩和桩间土是通过褥垫层形成桩复合地基共同工作机理。因C

5、FG桩不使用配筋，在桩头平整至密实面或机械开挖过程中极易将桩碰断，由此引起的断裂面大都发生在距桩头的浅部。二、低应变动力测桩基本原理低应变动测是目前国内外检查桩身质量最为快速的手段，特别是其中的反射波法。随着美国公司生产的桩身完整性检测仪从软件到硬件的长足发展和良好的应用效果，低应变动测已经得到工程技术界的普遍认可和采用。低应变动力测桩基本原理，即首先将桩体简化并假设为一维弹性杆件模型，且定义波阻抗概念来描述桩身截面变化，然后根据弹性波的传播理论，通过桩顶的激励作用使桩身内部产生波动，由安装在桩顶的加速度型或速度型传感

6、器接收不同波阻抗截面的反射波[2]，记录下自桩顶至桩身弹性波传播的幅值-时间曲线，最后由曲线相位和幅值变化情况即桩身波阻抗的变化情况，判断桩身缺陷性质，确定缺陷位置，计算桩长，并由实测波速定性评价桩身混凝土强度，具体计算过程如下：式(1)式(2)式(3)式中：——桩身波阻抗；——桩身混凝土密度；——桩身混凝土弹性模量；——桩身横截面积；——桩长；——缺陷位置；——桩底反射双程旅行时间；——缺陷处反射双程旅行时间；——桩身平均弹性波速；——两谐振峰之间的频率差。已知完整桩桩长和桩底反射双程旅行时间,代入式(2)可得桩身平

7、均弹性波速,只要测得缺陷处反射双程旅行时间或两谐振峰之间的频率差,由式(3)式可得缺陷位置。低应变动测法在桩顶实施的激励手段一般为手锤或力棒，敲击桩顶时为点击引起质点振动形成波动传播，在桩头附近可近似认为半球面波，远离桩头后可近似为平面波[4]。由于检波器接收的是平面波，因此普遍认为在桩头附近就会存在测试“盲区”，如果“盲区”范围内存在缺陷，我们很难分辨出来。再就是实测中由于振源激振频率较低，往往将缺陷反射波覆盖，所以说桩身浅部缺陷的识别是低应变中难点问题[5,6]。在现场检测基桩过程中用手锤或力棒激振，当曲线呈现低频

8、宽幅大摆动振动波形时，这时能定性确定浅部有缺陷，定量确定浅部缺陷位置需要激振入射波频率足够高而提高分辫率，同时使缺陷反射波不被入射波覆盖。合理进行仪器参数设置，从时域考虑则要提高采样频率，满足采样定理，从频域的角度考虑还要增加采样点数或间隔，从而增加采样时间，提高频率分辨率[7]。当然还需要选用频响范围合适的加速度传感器，用偶合材