摘要：本文由低应变动力试桩的一些基本理论入手，就实际检测过程中的各个要点步骤进行深入讨论，以获得准确及合理的采样曲线与结论为目的
关键词：低应变法；基本理论；检测要点及结论
1.引言
桩基质量检测的方法多种多样，如静载试验，抽芯验桩，超声波测桩等。其中使用较为普遍的是低应变动力试桩，它是近三十年发展起来的一种简单且易于实践的桩基质量检测方法，该方法简单、快速、经济可靠，对路桥基桩这类工期赶，又需要普查的检测项目是最适用的。目前广泛采用的低应变动力试桩方法是反射波法（小锤敲击法）如图1。它使用小锤（或力棒）敲击桩顶（垂直击振），弹性波沿着桩身向下传播，通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析，实测速度信号，从而获得桩的完整性。
图1
2.反射波法的基本理论
低应变反射波法的理论基础是以一维线弹性杆模型为依据，将桩身假定为一维弹性杆件(桩长>>直径)，桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5,。在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗z变化界面时，将产生反射和透射波，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，将接收到来自桩身各个波阻抗z变化界面处反射上来的信息，根据这些信息，可对桩身完整性质量进行分析判断。
3．检测前的准备工作
桩顶条件和桩头处理的好坏直接影响测试信号的质量。采样前必须采用合适的方法破除桩头可能存在质量缺陷的部分。桩顶处理要达到平、稳、净：“平”就是将桩顶凿平，并用砂轮打磨机磨出五个平面。一个位于桩的中心位置，为激振点；另外四个位于距中心2／3R处，基本呈正方形分布，为传感器安装点；“稳”就是凿除桩头部分后要无混凝土浮浆，无有裂缝的混凝土，无破桩后留下的松散混凝土，力求传感器稳固、紧贴地安装在桩顶面；“净”就是在桩顶面无积水，污泥，和砂石尘屑。
4．传感器的安装
一般来说，加速度传感器频响比速度计要宽，通常用在局部缺陷和浅部缺陷检测，而速度计对长桩或深部缺陷较合适。不论选择哪种传感器，稠度低的黄油、油性橡皮泥、粘性低的口香糖、颗粒粗的粘土以及调得过干或过稀的石膏均不能用于耦合传感器。安装时传感器必须垂直于桩顶面，向下压紧，使其紧贴安装面，传感器下的耦合剂不得过厚。严禁采取用手直接按住传感器的方法进行检测，避免由此产生实测信号的严重寄生振荡而不能真实地反映桩身质量的实际信息。传感器应远离钢筋笼主筋，连接线不得悬挂在钢筋上，以防止外露主筋振动或晃动时对测试信号产生干扰。
5．激振方式与仪器设置
为获取好的采样波形，激震点宜选在桩的中心位置，因为桥梁工程采用的桩基直径较大，深度较深。这样做以避免偏心振动，由激振引起的表面波从桩侧来回反射产生的干扰信号为最小。
采用尼龙头力棒敲击，入射波脉冲较宽，含低频成分较多，加上激振能量较大，弹性波衰减较慢，适合于获取桩深部缺陷或桩端反射信号；采用尼龙头手锤，入射波脉冲较窄，高频成分较多，激振能量较小，更适合于桩身浅部缺陷的识别及定位。在实践中，可以分别使用两种锤敲击对比采样结果。同时，激振时要垂直于桩顶平面，使用自由落体的方式敲击，高度50公分左右，产生充足的击振能量，这样可以减少其他无效信号，获得较好的波形曲线，以利下一步的判读。
在采样前尽量将桩径、桩长、波速等参数设置正确，桩长建议取当前工程的最大桩长，防止现场桩长提供错误时，仍能保存到足够的采样时间，以便后期处理数据时有调整的余地。
6. 保存数据
桥梁桩基一般施工周期长，施工工序间衔接紧，桩基检测合格后才能进行下一步的系梁、承台等施工，而且采用的是分段施工的方式，通常一座桥的桩基一般少则几次，多则十几次才能完成检测。笔者今年检测一处桥梁的桩基，200根桩往返工地15次才全部检完，时间持续了半年多。所以每次出发前必须检查好仪器状态，检测工作结束后必须将数据及时存储与上传至计算机，记录好每一桩基对应的编号与资料，以免最终出报告时出现数据丢失。
7．结果分析
结果分析时，先要获取充足的施工资料与地质资料，按照混凝土骨料品种、粒径级配、水灰比和混凝土龄期等因素综合确定波速。当桩长已知、桩段反射信号明显时，选取相同条件下不少于5根I类桩的桩身波速计算其平均值为佳。
其次，信号放大应适中。在检测时，为防止敲击波形飘移，指数放大宜设置较低值。在分析时，为清楚地发现桩底反射，必然要适当地增大指数信号，但是不适当的指数放大会使缺陷信号夸大，波形畸变，造成误判。
同一根桩的采样曲线应有一致性，即各波形曲线、相位、桩顶、桩底反射信号之间是否接近一致。
要结合检测前收集的工程地质、施工记录等资料，综合判定缺陷的类型。例如人工挖孔桩，不可能出现缩颈；钻孔灌注桩导管拔脱、浇筑过程中停电，可能引起断桩、夹泥；混凝土搅拌过程中水泵或水泥输送泵出现计量系统工作不正常、材料变异等导致混凝土拌合物离析；吊放钢筋笼时刮蹭孔壁引起坍孔，则可能出现夹泥等缺陷。
8．结论
在长时间的实践中，我们知道低应变法检测桩基完整性结果准确可靠，仪器设备简便易携、检测速度快，费用低廉。但是也要求检测人员不仅要会操作，而且要有相关的地质、施工、设计等方面基本知识，还须具有较强的综合分析能力，这样才能保证低应变检测数据的准确性。
论文作者:赵诗宏
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/6
标签：桩基论文; 传感器论文; 反射论文; 信号论文; 缺陷论文; 混凝土论文; 波形论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;