摘要：本文阐述了低应变检测技术在桩基检测中的应用原理及其若干问题进行了系列的整理和归纳，然后结合以往工程经验，就低应变检测技术的相关结论提出了一些建设性的意见和建议，以供大家参考研究。
关键词：低应变动测；桩基检测；应用
1 低应变动测的基本原理
低应变动测源于应力波理论，进入80年代后，低应变动力检测技术发展速度很快，在国际上基本占据了桩身完整性检测方法的主导地位，低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型。其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或桩身截面积变化部位，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。假定桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为（C²=E/ρ），广义波阻抗为Z=AρC;推导可得桩的一维波动方程:
δ²μ/δt²=C²δ²μ/δX²‒R/Pa
假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质(阻抗为Z₁)进入介质Ⅱ(阻抗为Z₂)时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。令桩身质量完好系数β=Z₂/Z₁，则有：
Vr＝Vi×（1－β）（/1＋β）
Vt＝Vi×2/（1＋β）
当在桩顶施加瞬时外力F(t)时，桩内只存在下行波，波在不同的波阻抗面上发生反射，可推导出应力波在桩体中旅行的时间及其对不同结构介质桩的纵波速度：
C＝2L/Δt
式中:L为桩长;Δt为桩底反射波到过时间。当桩身存在缺陷或断桩时，各界面反射波使曲线变得复杂，应认真分析波形，并选出可靠的缺陷反射时间x，缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定：
Lx＝C×tx/2
式中:C同一工地内多根已测合格桩桩身纵波速度的平均值;Lx缺陷部距桩顶的距离。
2 低应变法的检测步骤
2.1前期准备工作
（1）进场前应预先搜集工程的成桩工艺、桩的直径、桩的长度、成桩时间、桩的强度等信息。
（2）进场后，不要急于测试桩基质量，而应该充分了解桩的施工质量，观察、敲击桩头，检查桩头是否干燥、紧固、含有泥浆等。
（3）确定桩头达到设计标高后，将其清理干净，确保桩头平整无破顺，此外，为方便传感器的安装，需要用砂轮打磨出3～4个直径8～10cm的光面。
2.2采集野外数据
（1）低应变法实际上就是利用反射波来检测桩的质量，而反射波法效果的好坏与振源有很大关系，也就是说，不同的锤击方式会形成不同的振源，从而造成差异巨大的曲线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下，要想获得桩底反射信号，大锤适合于大桩，小锤适合于小桩，而长度较大的桩则适合于脉冲宽的击振源。进行现场检测时，应该具体情况具体分析，采取相应的击振方式，对于疑点较多的桩，可以更换传感器的位置进行对比分析，也可以使用多种击振方式综合分析，从而得出正确的结论。
（2）作为接受桩身反射信号的关键设备，传感器性能的好坏对波形的采集质量有着决定性作用，因此，选用合适类型的传感器就显得尤为重要，一般而言，选用轻型传感器和电缆，有利于跟踪响应，此外，传感器的安装也很重要，务必使桩体与传感器紧密接触，不要用手按传感器，使用黄油可以有效提高传感器的安装质量。力棒容易产生二次冲击从而引起信号失真，为此，使用力棒敲击桩顶时，不能损坏桩顶，最好对现场击锤人员展开相应培训，从而掌握敲击质量。
（3）选择信号。前几根桩的检测可以为整个桩身的检测提供一个大体印象，便于预测后面桩体的检测质量，从而提高检测效率。
2.3数据的分析处理
应力反射波法具有很多优点，如费用小、方便快捷、测点广等，成为当前使用的较为有效的桩基质量检测方法，但是自身也存在一些缺陷，其应用也受到了一定程度的限制。现就影响钻孔、挖孔桩缺陷的因素进行分析。
（1）完整桩。完整桩无波阻抗变化界面，只有当波传到桩底时才产生反射。完整桩中时域波形的规律衰减，有一次或几次明显的桩底反射信号，反射信号相位与入射波相位相同，时间间隔相等。
（2）桩缩颈。缩颈类桩主要缺陷有缩颈、离析、夹泥等。当缩颈桩的缩颈处截面积变小时，即存在波阻抗变化界面，这时在时域波形图中能见到明显的缩颈反射和桩底反射信号，在缩颈处有时还会出现几次反射信号，其时间间隔基本相等，而反射信号相位与入射波相位相同；离析桩类桩在桩身离析处也存在波阻抗变化界面。在时域波形图中，有明显的离析反射特征，其波幅陡降，波频也有所降低。离析处的反射波波形不规则，相位与入射波相同，但一般情况下反射不明显；夹泥类桩在桩基的夹泥处有波阻抗变化界面，在时域波形图中，不仅反射波相位与入射波相位相同，而且反射波还会出现等时间的同向反射，波幅会出现畸变。
（3）桩发生断裂时的反射。在断裂处，桩身混凝土不连续，波阻抗变小，在时域波形图中出现一次或几次明显的反射信号，其时间间隔相等，与完整的短桩相当，其波形曲线的波峰较为明显，而柱底信号却不明显，可以根据桩的平均波速求得具体的断桩位置。
3 影响桩基低应变检测的因素
（1）由于灌注桩考虑到以后的承台问题，桩头均有钢筋露出，这对实测波形有一定影响，严重时影响反射信息的识别。这是因为在桩头激振时，钢筋所产生的回声极易被传感器接收，之后又与反射信息叠加在一起。克服这一影响因素的方法是，将传感器用细砂或粘土屏蔽起来，使传感器收不到声波信息。
（2）桩头破损对波形的影响。预制桩在贯入过程中，桩头可能产生破损，灌注桩头表面松散，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱了桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。有效途径是：破除桩头的缺陷部分。
结语
综上，低应变动测技术检测钻孔灌注桩的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。但是，目前低应变动测技术推算桩的承载力的变异性较大，经验占了相当大的因素，所以要全面了解桩的承载力情况，还必须结合静荷载试验来确定。
参考文献
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论文作者:王行
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：反射论文; 桩头论文; 桩基论文; 波形论文; 阻抗论文; 传感器论文; 缺陷论文; 《基层建设》2017年第14期论文;