摘要：低应变检测技术在桩基检测中的应用，在很大程度上提高了桩基检测的准确度，但在实际应用中由于检测环境和检测条件的影响，低应变检测技术仍存在一些问题和不足，因此还应加大对检测技术的研究，运用科学手段不断完善低应变检测技术，提高桩基检测的准确度和检测效率，为桩基础的发展和应用提供动力。
关键词：基桩；低应变检测；工作原理
1 桩基检测的一般规定
桩身完整性检测的数量的要求，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）3.3.3规定：一是建筑桩基设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩工程，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他桩基工程，检测数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根；二是，每个柱下承台检测桩数不应少于 1 根。《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－2012）4.4.10 规定：砼灌注桩 10%，不少于 5 根；《建筑地基检测技术规程》（DBJ/T13- 146- 2012）12.1.2 规定：复合 地基竖向增强体10％，不少于10根，柱下承台不少于1根。
根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）3.2.5规定：基桩检测开始时间应符合规定：当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应该低于15MP。
灌注桩低应变检测前，首先应保证检测桩面为图纸上的桩顶设计面标高，桩面保证干净、无积水、平整、混凝土密实，其桩头表面的松散、空洞部分应该凿开，然后可采用砂轮机磨平并尽量使检测面光滑。保证桩面与桩中心轴线基本垂直；预应力管桩低应变检测前，如果桩头法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密，不必处理，否则应将桩头锯平、清洁干净。为保证低应变检测的准确性和规范性，检测现场需提供有桩号的桩位平面图，当桩基出现质量问题避免因桩号的不准确性而影响桩基工程的加固效果；需提供准确的桩长施工记录、桩身混凝土设计强度、工程岩土地质报告与施工技术资料，从而对桩身完整性和缺陷程度才能更加全面的分析。
2 低应变检测法的工作原理及局限性
反射波法检测桩身质量时，设定的波速同混凝土关系是随着强度等级越高其波速也越大。同一混凝土强度等级，波速也会有一定范围的波动，波速与混凝土强度等级间的对应关系一般可按：C20（波速3200m/s）、C25（波速3600m/s）、C30～C35（波速3800m/s）、C40 及以上（波速 3800m/s 以上）、C80PHC 管桩（波速4200m/s），习惯上波速可以由本地区或类似的成桩施工工艺的实测值，也可结合同批次已确认的桩长反推波速的方法来综合确认。
一维波动传播理论是混凝土桩非破损检测的理论依据与基础，其理想模型为截面、材质连续均匀的弹性杆。低应变法是通过在桩顶产生一低能量的激荡，从而根据一维波动理论对产生的速度曲线进行时程分析或速度导纳曲线进行频域分析，对桩身完整性进行分析、判定的检测方法，从桩顶部沿着桩身产生向下传播的弹性波，当弹性波遇到有差异的波阻抗时（Z=ρCA，其中波阻抗Z、密度ρ、波速c、截面积A），将产生反射波。再对反射波的信息数据处理或放大，通过来自桩身不同部位的反射信息来推断桩身的裂缝、断桩、严重离析、缩径或扩径等部位。
一般来说，对桩时域曲线分析时：当桩长范围内某一位置显示入射波与反射波的相位相同，该位置截面波阻抗为减小，通常表现为缩颈、离析、裂缝、甚至断裂；当桩长范围内某一位置显示入射波与反射波的相位相反，该位置截面波阻抗为增加，通常表现为扩径。但桩身具体为何种类型的缺陷，只通过其相位特征来判定有一定的局限性，还需结合工程实际情况。工程桩按完整性的判定可分为四类：Ⅰ类桩、Ⅱ类桩、Ⅲ类桩、Ⅳ类桩，由于低应变检测获取信息不能对缺陷作定量判断，故检测人员在测试过程中需结合施工条件、工艺水平、工程设计图纸、地质情况与周围的环境等因素，判断桩身完整性、分析桩身缺陷对工程桩的影响。如灌注桩在成桩过程中是否有地下水或流砂对其桩身迎水面的影响作用，地下室的土方开挖顺序不当加上持续的大雨天气导致软土对桩身的侧压力、预制桩接桩处的焊缝饱满度不足等。《规程》规定桩的长细比及瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向直径或边长之比均宜大于5，对类似于H型钢桩的异型桩与薄壁钢管桩，并不适用于低应变法。低应变法只判定桩身位置的缺陷严重程度，而对于缺陷类型（如离析、缩颈、夹泥、断裂等）一般不做判定，遇到较深部位的缺陷及桩身纵向裂缝也不能给出其方位，有时测不到桩底反射信号，无法判定整根桩的完整性。应通过现场试验，依据能否识别桩底反射信号，确定该方法是否适用。
3 低应变检测案例分析
当桩身完整时，仅存在唯一的反射界面，即桩底反射面，在条件较好的情况下，可以得到明显的桩底反射波（其理论曲线如图1、图2所示）。
根据反射波相位与桩身阻抗的关系式子 VR=（Z1-Z2）*V1/（Z1+Z2），作为时域判断的依据，当出现缩颈、离析、断桩、嵌固不良情况下时，也就是说 Z1>Z2（阻抗减小）时，VR（反射波）与 VI（入射波）同号（同相位），反之，扩径、嵌固良好等就是反相位。对于嵌岩型的灌注桩：也可利用桩底反射波的速度符号是否与入射波的符号的一致来定性的判断桩底打入持力层的坚硬程度与深度。当桩身阻抗大于桩底持力层土层的阻抗时，反射波与入射波符号同向（如图3所示）；反之，若桩底岩土波阻抗大于桩身波阻抗时，桩底的反射波与入射波符号反向（如图4所示）。
第一，工程桩中较接近一维波动理论的情况是，当桩身全部坐落在同一土层或波阻抗基本相似的不同土层时，则可直接根据检测曲线异常来判三维坐标（X，Y，Z），形成一条空间m曲线。在AutoCAD平面视图中每一断面理论上反映的是一条直线，由于测点不可能在一个面上，在平面视图中不反应为一条线。
第二步：实际上欲测断面的中轴线方向不可能刚好与大地坐标的Y（X）方向相同，总有一个夹角，因此需将空间折线进行旋转一个角度，由于断面是垂直于中轴线的，转动角度为中轴线与X轴或Y轴的夹角，其角度与方位角成余角或补角关系，使其与X轴或Y轴垂直，再用三维视图中右视图（左视图），后视图（主视图）进行观测，其投影就是该断面斩的断面图.
第三步：在投影的断面图上用多段线进行连接各点得的闭合线，以断面上特征控制点的理论坐标点为基准点绘上标准断面，应用AutoCAD中带基点复制功能到另张图即得平面的二维断面，利用面积查询功能便可查询各面积及多段线长度，进行工程量计算。
以上两种方法原理都是一样，只是第二种方法充分地应用了AutoCAD软件的各项功能，相对地减少了数据的二次处理。该法绘制断面图与开挖单位测量断面图进行比较完全一致。
结论：
在现代化技术飞速发展的今天，高科技产品给我们提供了广阔的思维空间，在实践中充分利用现有技术，提高工作效率。利用普通全站仪进行工程测量，利用AutoCAD软件进行隧洞断面绘制，避免了繁杂的距离计算和过多地使用中桩坐标与高程数据，通过在坭垭隧洞输水管道工程中的应用，证明该方法可大大提高工作效率。精通AutoCAD系统软件的人，还可利用软件本身的计算、程序等功能，将此法的“坐标转换、成图”两大关键步骤程序化，以缩短工作时间，更能提高工作效率。
作者简介：
秦其科，1976年月11月，男，工作单位：六枝特区水务局，研究方向：水利电力工程枝术与管理。
论文作者:眭磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/7
标签：波速论文; 反射论文; 阻抗论文; 应变论文; 断面论文; 桩基论文; 相位论文; 《基层建设》2017年第25期论文;