摘要：桩基低应变动测是以先进的基桩测试系统和应力波分析理论为基础，具有一定的可靠性，利用它对桩基础进行质量检测是可行的。本文介绍了低应变动测的基本原理，探讨了桩基检测中低应变动测的应用。
关键词：桩基；检测；低压
1低应变动测的基本原理
低应变动测（也称反射波法）源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反射波，经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。通过对反射信息进行分析计算，判断桩身砼完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。
2桩基础
桩基础采用不同的材料（木、钢筋混凝土、钢材）、不同的截面（方形、圆形、空心、实心）和不同的成桩方法（预制、现场灌注、打入法、压入法）支承在不同的土层上作为各类工程结构物的基础（建筑物的低桩承台，桥梁或码头的高桩承台），具有很好的承载特性。
桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑黏性土、中密砂等）持力层上，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担构筑物的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群桩刚度（摩擦桩），在构筑物自重或相邻荷载影响下，不会产生过大的不均匀沉降，并能保证构筑物的倾斜不超过允许范围。
箱、筏承台底土分担上部结构荷载。如德国法兰克福展览会大楼，筒中筒结构，桩筏基础，56层，高256 m，仅用64根 1 300 ITlm钻孔桩，长度26．9 m～34．9 m，建筑物总重l 880 MN，筏底土分担25％的荷载。
桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震引起的浅层土液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保构筑物的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。
3低应变检测的现场检测控制要点
桩头处理是检测前的主要准备工作，在用角向磨光机在桩头平面的距桩中心三分之二半径位置处理2至4个平面（直径约2cm）以粘贴传感器，桩中心打磨直径约10cm的平面。同时，要求接受检测的桩混凝土强度，不得小于15MPa，且要超过设计强度的70%。根据工程实际检测经验发现，用黄油耦合不仅成本低，而且取材方便（建筑工程现场就有），很适合在低应变检测中应用。此外，锤垫的选择，应根据桩长与桩身尺寸以及桩身缺陷位置（一般原则是当l/d小于50），可采集到的桩低反射信号比较清晰，这一点要重视，这是因为锤垫对滤掉检测信号中的高频分量起着关键作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在现场检测中需要控制的要点包括：（1）锤击激振时，锤击的能量过小时，整个桩体很难产生激振；若锤击脉冲过窄，应力弥散现象会发生；若锤击脉冲过宽，桩身的浅部问题则会被掩盖；若锤击碰撞的时间过长，声音过于沉闷，频率就会有所偏低，在桩土系统阻尼作用下，低频震源可消除不合理的振荡，误差速度比较缓慢，穿透力相对强，波速偏低，对深部缺陷以及长桩的检测效果很好；若碰撞时间过短，则声音清脆，频率也会相应较高，与前者不同的是，高频率震源衰减速度快，但会产生大量冲击主频，造成信号出现漂移现象，尽管其穿透力适用于浅部缺陷的检测，但其对滤波的要求高；所以这需要施工前严格考虑锤垫的厚度、锤体的材质、质量，锤击测试过程中，若存在的干扰比较大，可提高信噪比，如增强信号，且锤击时把握轻重，且让力棒自由从0.5m高下落，避免连续敲击，检测效果都会不错；（2）传感器安装时，若桩的直径大，传感器数量可安装2个以上；为了避免杂波干扰到检测结果，空心桩的传感器安装点与激振点的平面夹角宜不小于，且桩头露出钢筋的位置一般要大于0.5m，还要远离激振点；若为实心桩，应将传感器安装在平整桩面的2R/3坚实处；（3）被测桩应干净整齐，测之前凿去浮浆，桩头平整，若外露主筋过长，干扰到测试信号，则需要进行割短处理；（4）最佳激振方式与接收条件，应通过现场试验来确定；（5）为了提高测试精确度，每一根被检测的单桩应至少进行两次以上测试。原则上，重复测试的波形与原波形应存在相似性，还有在测试过程中若出现异常波，要及时查明原因，排除了干扰因素后再重复测试；（6）应选用高截止频率、小能量激振的传感器与放大器，以提高检测的分辨率；（7）应在桩头中心部位选择激振点，还要视桩径大固地安置在距桩中心约小，测点（一般选择24个点）按圆周均匀分布，同时传 感器应稳2/3R处；（8）一般在成桩14d后再进行桩检试验，同时考虑到打入时桩侧摩阻力的时效性特点，需要在桩被打入后马上进行检测，这是由于打入时桩所具有的摩阻力与打入后7~14d的摩阻力有很大差距；（9）在检测现场中，振动（打桩）与机电（信号）是常见的干扰，如遇上下雨天气、地面潮湿或周围存在强电磁场，可采取换用直流电源与信号线县空的方法来排除干扰。此外，检测前，需要用到的仪器设备应进行性能检查；当遇上随机干扰较大时，激振与接收的次数可重复进行，通过信号增强的方式使检测更准确。
4桩基检测质量的判断与影响因素
单桩存在缺陷时，检测质量的判断可根据以下几点进行：（1）扩颈。可以观看到桩端反射波信号，桩身界面反射明显，波形呈不规则，入射波与反射波相位相反；（2）缩颈。入射波与反射波相位一样，可观察到桩端反射波信号，波形呈不规则；（3）严重缩颈或断裂现象。时域曲线前部仅观察到缺陷界面的反射信号，观察不到桩端反射信息，且波幅衰减变慢；深部断裂桩波形与完整桩大致相似，只不过Vc值大于正常波速值；浅部或中部断裂桩中出现多次反射；（4）多处出现缺陷的现象。如果检测过程中，桩身存在多处缺陷时，观察多个相互干涉的反射波组，将这些数据记录会形成复杂的波列；（5）离析严重的现象。反射波幅减小，波形不规则，而且桩身混凝土平均波速偏低。所以要准确判断桩基检测，需要综合工程地质资料、施工原始数据记录等进行分析判断，条件允许的可采取多个检测方法优化组合判断。
无论采用哪一种检测技术，影响桩基质量检测波形的因素还是难以避免，这需要我们在检测过程中，根据具体情况进行排查。重点在于控制好以下两点：一是，如果出现桩头破损，多数是由于预制桩在贯入过程中，灌注桩头表面松散，桩头可能受到破损，这些现象会造成弹性波能量容易衰减下来，桩间与桩底反射信息因此有所削弱，这一系列的变化最终使波形的识别受到影响；此问题采取破除桩头的缺陷部分是当前行之有效的措施；二是，由于灌注桩会涉及承台工序，桩头难免会有钢筋露出，这会影响到实测波形，且由于在桩头激振时，钢筋所产生的回声特别容易被传感器接收，随后还会与反射信息叠加在一起，情况严重时反射信息的识别会受到影响；解决此类问题，通常是用粘土或细砂将传感器屏蔽起来，使声波信息不被传感器接收到。
结束语：桩基础检测的方法很多，如反射波法、超声波法、机械法等，每一种方法都有其适用范围和特性。迄今为止，桩基低应变动力检测技术尚未完全成熟，随着桩基检测理论和实践的不断发展，在建立桩一土动力作用的力学机理及相关理论的同时，发展先进的测量技术和对测试信号的正确解释，桩基动测技术在工程中的应用将会越来越广泛。
参考文献：
[1]陈凡，徐天平，陈久照，等．基桩质量检测技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．
[2]刘兴录．桩基工程与动测技术200问[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000
论文作者:胡忠权,王健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/18
标签：桩头论文; 桩基论文; 反射论文; 波形论文; 信号论文; 传感器论文; 缺陷论文; 《基层建设》2018年第18期论文;