基桩低应变反射波法检测理论与实例分析.pdf

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1、质检·研究建材与装饰2014年1月基桩低应变反射波法检测理论与实例分析黄勇吴亚铮（惠州市惠城区建设工程检测中心广东惠州516008）摘要：桩基础作为整个工程的重要组成部分，其质量直接关系到整个建筑物的结构安全。而且桩基施工后具有很大的隐蔽性，因此基桩的质量检测等方面往往比其他结构更为复杂，更容易存在质量隐患，作为检测人员更应从技术水平、质量意识及学习先进经验来不断提高自已。关键词：基桩；低应变发射波法；波形曲线；完整性；缺陷中图分类号：TU473.1+6文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）03-0160-02当前，低

2、应变反射波法广泛应用于桩基的完整性检测，目的是普查桩身结构完整性，并为静载试验、抽芯验桩和高应变动力试桩确定桩位提供依据。本文简要介绍了低应变反射波法原理，通过实例分析反射波法检测基桩的完整与不完整的各种波形特征。并对产生这些波形的原因进行了简单分析。1检测原理图1基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶部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，通过分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，来判断桩的完整性。假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，

3、横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为籽，弹性波速为C（C2=E/籽），广义波阻抗为Z=A籽C；推导可得桩的一维波动方程：图2坠2u2坠2uR（1）缩径：当桩身出现缩径时，由于茁小于1，Z1大于Z2，表现=c-坠t2坠x籽·A为反射波相位与初始入射波同相，但在缩径的下界面，由于，V和2r如果桩中局部阻抗发生变化，当应力波从阻抗为Z1的桩体Vi为反向，故后续反射波的相位与初始入射波相反。此类由于缩进入阻抗为Z2的桩体时，将产生速度反射波Vr和速度透射波径引起的反射波由于界面波阻抗差异大，故反射波形清晰、完整Vt。桩身完整性系数茁越Z2/

4、Z1。桩身缺陷的程度则依据缺陷反射波而直观，如严重缩径可见到多次反射波。的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx可由下式确定：（2）空洞（蜂窝）：对于空洞桩，由上界面是从桩身材料高波阻tx抗Z1传向低波阻抗Z2，故桩间的第一反射波相位与入射波同相，Lx=c2但空洞的下端由于从低阻抗Z1桩体进入高阻抗Z2桩体，故其后2实例分析日常工作中比较常遇见的几种基桩续波的相位与桩初始入射波反向。至于能否见桩底反射则以空洞波形特征处阻抗差异而定。（3）离析：离析或胶结不良在分析上基本与缩颈类似，即在离2.1完整桩波形析的第一界面反射波的相位与初

5、始入射波相位相同，而在离析的（1）如图1为摩擦桩实测曲线，桩身阻抗大于桩底持力层土底界面的反射波与初始波相位相反，同时由于离析的程度差异及层的阻抗，此时桩底反射波速度符号和入射波一致，桩底处反射材料密度的不同，往往会引起应力波在这缺陷层面和层间的复杂波应力的速度的幅值低于入射波，随着桩底土质变软（如桩底沉反射、折射、透射和散射，表现在层间的能量的被强吸收，因此在渣），桩底土的波阻抗变得更小，此时除桩底反射波速度符号和反射波形上表现为波幅值降低，波形较乱。入射波一致外，反射波幅值也变大。图3为惠州某学校工程的旋挖桩，桩径1200m，桩长

6、为（2）当端承桩或嵌岩端承桩的桩底岩土波阻抗逐渐增大时，14.74m，由分析可见在3.5m左右出现轻微缺陷，低应变判为域类反射波的幅值变小，若桩底岩土波阻抗大于桩身波阻抗时，此时桩，后经钻芯验证，在3.3~4.0m左右存在蜂窝与离析现象。桩底反射波与入射波反向。图2为惠州江北某在建商住楼，桩径（4）预应力管桩中的两节管之间接桩的轻微缺陷：图4为惠1000mm，桩长29.10m的冲孔灌注桩，入岩中风化持力层的低应州水口镇某商住楼基桩，桩长24m，桩径600mm的管桩，从波形变实测曲线。上看，在9m左右见明显与入射波同相反射波，资料提供下

7、上两2.2缺陷桩的波形曲线·160·2014年1月建材与装饰质检·研究至钻芯组进行钻芯确认，实践证明钻芯至18.20m处即穿桩见桩底。图3节管为15+9m，由此分析为接桩处出现轻微缺陷，判为域类桩。图7（8）桩底软弱实例图8中，施工单位提供资料桩长为18.55m，桩径1200m，桩底持力层为中风化岩层的人工挖孔桩。但从波形曲线中可看到，在桩底有明显的同相反射波，与入岩中风化完全格格不入，所以判为桩底软弱，芋类桩。并点为钻芯验证，通过钻芯，抽取入岩处芯样发现，在桩底有约为5cm左右的软弱沉渣。可见当把桩底土图4波阻抗小到可以忽略时，则可

8、有下行的压力波变上行拉力波，入（5）预应力管桩中的两节管之间接桩处的明显缺陷：射波全反射，质点速度加倍（由此说明桩底反射波的幅值变得更图5同为惠州水口镇某商住楼基桩，桩长17m（12+5），桩径大，可以利用它定性确定端承