山东建筑大学 山东济南 250101
摘要：低应变反射波法因其具有全面、快速、经济、准确等优势，是目前国内用于基桩完整性检测的最常用方法之一。本文从低应变反射波法检测基桩完整性的检测原理、现场检测技术等方面进行了论述。
关键词：低应变反射波法；基桩；完整性检测
前言
低应变反射波法是建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2014）中规定的一种方法，该方法具有全面、快速、经济、准确等优势，特别对检测缩径、夹泥、空洞、断桩等缺陷判断颇为灵敏，弥补了静荷载试验的不足[1]，是目前进行基桩完整性检测的最常用方法之一。
1 低应变反射波法检测基桩完整性概述
低应变反射波发是一种在桩顶施加低能量冲击荷载，实测加速度（或速度）响应时程曲线，运用一维线性波动理论的时域和频域分析，对被检桩的完整性进行评判的检测方法[2]。该方法通过分析实测桩顶速度响应信号的特征来检测桩身的完整性，判定桩身缺陷位置及影响程度，判断桩端嵌固情况。
2 检测原理
2.1 一维波动方程
低应变反射波法是将桩身看作为一根一维弹性杆，由应力波理论知，在轴向动荷载的作用下桩身任一截面的轴向位移随时间的关系可以表示为一维波动方程
（1）式中u—桩身截面的轴向位移；
C—应力波在桩身中的传播速度，；
E和分别为桩身材料的弹性模量和质量密度。
2.2 广义波阻抗及波阻抗界面（媒质）
设桩身某段为一分析单元，其桩身介质密度、弹模、弹性波波速、截面面积分别用、E、C、A表示，则令
（2）称Z为广义波阻抗。波阻抗的物理含义为：
（3）式中，F为波阵面所受的力，V为波阵面的质点振动速度。
当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的、E、C、A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。界面上下的波阻抗比值为：
（4）称n为波阻抗比。
2.3 应力波在阻抗界面处的反射与透射（将界面处的力、速度分解为入射、反射、透射）
设一维平面应力波沿桩身传播，由连续性条件和牛顿第三定律有
（5）
（6）
式中，V、分别表示质点振动的速度和产生的应力，下标I、R、T分别表示入射波、反射波和透射波。
3 现场检测技术
3.1 检测工作流程
（1）接收检测任务委托：委托要求、检测数量、检测方法；
（2）调查、资料收集：收集被检测工程的岩土工程勘察资料、桩基设计图纸、施工记录；
（3）制定检测方案，主要包括工程及地质概况、基桩参数和设计要求、施工工艺、检测方法和数量等内容；
（4）现场检测：桩头处理、场地开挖、道路、供电、照明等要求；
（5）计算机分析和结果评价；
（6）检测报告及报告归档。
3.2 现场检测准备工作
检测前准备工作应符合下列规定：
（1）根据现场实际情况选择合适的激振设备、传感器及检测仪，检查测试系统各部分之间是否连接良好，确认整个测试系统处于正常工作状态；
（2）桩顶应磨平；
（3）应测量并记录桩顶截面尺寸；
（4）混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d以后进行；
（5）打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完后进行。
4 检测数据分析处理
4.1 不同类型桩的反射特征
4.1.1 完整桩
（1）短桩：桩底反射R与入射波频率相近，振幅略小（与土层有关）；
（2）长桩：桩底反射振幅小，频率低（与土层有关）；
（3）摩擦桩：桩底反射与入射波同相位；
（4）端承桩：桩底反射与入射波反相位。
4.1.2 断桩
（1）浅部断裂（<2m），周期性锯齿状子波叠加或大低频背景上的脉冲子波；
（2）中部断裂为一多次反射子波等距出现，振幅逐次下降。
（3）深部断裂似桩底反射曲线，但所计算的波速远大于正常波速。
4.1.3 缩径
（1）曲线较规则，缩径第一反射波与入射波同相位。反射子波的振幅大小与缩径尺寸正相关。
（2）缩径不严重时，一般可见桩底反射。
4.1.4 离析（胶结）
（1）曲线不规则，缺陷严重时，一般见不到桩底反射；
（2）离析的第一反射波与入射波同相位，幅值视离析程度呈正相关，但频率明显降低；
（3）中、浅部严重离析，可见到多次反射波。
4.1.5 扩径
扩径第一反射波与入射波相位相反；反射波与入射波方向相反，反射波的振幅与扩径尺寸为正相关关系。
4.1.6 桩底沉渣
桩底沉渣：桩底反射与入射波同相位，其幅值大小与沉渣的厚度和物理力学性质呈正相关。
4.2 低应变反射波法对桩身完整性的判断准则
低应变反射波法对桩身完整性的判断准则如表1所示
5 结语
低应变反射波法可以快速、无损的检测出桩身缺陷，对桩身完整性进行评价，在灌注桩质量普查中已得到广泛应用，但其仍存在一定的局限性。桩身完整性的影响因素众多，桩身缺陷形成也多种多样，现场检测时应结合工区的地质条件、地质分层，各地层的土工参数和力学特征指标等进行综合分析，减少判别失误，提高检测精度。
参考文献
[1]王国斌.低应变反射波法在基桩检测中的应用[J].中国水运，2016，8（16）：337-338.
[2]浙江省交通厅工程质量监督站.JTG/T F81-01-2004公路工程基桩动测技术规程[S].北京：人民交通出版社，2004.
论文作者:张炜熠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/28
标签：反射论文; 应变论文; 完整性论文; 阻抗论文; 相位论文; 子波论文; 入射论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;