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摘要：桩基检测在维系整体桩基工程质量过程中发挥着不可替代的作用，对提高桩基使用寿命、提高桩基工程质量、推动桩基支撑物体的安全稳定运行至关重要。而反射波法是基桩低应变无损检测中最为有效和普遍采用的方法。
关键词：低应变，桩基检测，反射波法
一、桩基检测应用过程中的动力检测介绍
在建筑领域，桩基础作为一种重要基础型式，起的是承受建筑物的全部荷载并将其传递给地基的作用，基桩质量的好坏直接关系到建筑物的安全。桩身质量缺陷会引起基础失稳，因此必须在结构施工前找出并处理缺陷桩。
一般来讲，在桩基检测应用过程中涉及到的动力检测主要包含两种方法：高应变法和低应变法。“作用在桩上的能量较小, 仅能使桩土间产生微小扰动, 这类方法称为低应变法。桩基动力检测具有费用低、快速、轻便、适于普及等优点,这大大地促进了桩基动测技术的研究和应用。”[]
二、低应变反射波法的介绍
该种桩基检测方法主要依托于应力波在桩身中的反射特征理论，将基桩假定为一种一维弹性杆件（桩长>>直径）, 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。桩身波阻抗Z由桩的横截面积A、桩身材料密度ρ等决定:Z=ρcA。
采用低应变反射波法在检测之前需要重点做的准备工作如下：首先是资料搜集，对桩基形成过程、采用的施工工艺、桩体长度、桩径、施工时间以及砼强度等基本资料进行全面的掌握，为后期桩基检测提供必需的第一手资料。其次是现场准备。要确保受检桩桩顶达到设计标高，顶部混凝土质量良好，若是存在问题，必须要进行桩头处理——清除桩头表面的浮浆及其他杂物，妨碍正常测试的外露主筋应割掉以避免影响检测的精度。
在采集相关数据时应注意以下几点：首先是要选择恰当的振源和传感器。现场检测中，使用不同材料的力锤所采集的信号有很大的不同，这是由于振源主频与碰撞材料有着密切关系。一般要按照“小桩用小锤，大桩用大锤”的原则，对于长径比比较大的桩或较深部缺陷，要使用脉冲比较宽的击振方式（如力棒），这样做的主要目的是更加容易的获取桩底部的反射信号。对于浅部缺陷，则宜采用高频振源（如铁锤），这是因为低频产生的信号较长，会使得产生绕射的原因将难以识别。对于中部缺陷则采用尼龙锤。其次是要注意传感器的安装和敲击点的选择。传感器的耦合点及锤的敲击点都必须干净、平整、坚硬、无积水。安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持垂直，且紧贴桩顶面，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。对于耦合剂的选择，我们一般使用黄油、凡士林、橡皮泥、牙膏等，耦合时耦合剂要尽量薄，粘性要大，粘结性最好不要受水等的影响，要使传感器与桩紧密结合在一起，传感器才能准确记录桩顶质点的振动。
三、低应变反射波法的具体应用分析
由于桩基是典型的地下隐蔽结构物,所以在施工中(特别是灌注桩施工中) 很容易出现断裂、夹泥、沉渣等质量问题。因此,在检测时,对于缺陷的正确判别非常重要,这对于及时发现问题、采取必要的工程措施、确保桩基础的安全具有十分重要的意义。下面来分析几种典型桩基的波形特征。
完整桩：完整桩一般在时程曲线上的反应为波形曲线桩底反射清晰，桩底反射与初始入射波同相，无明显缺陷反射波。
缩径桩：在时程曲线上的反映比较规则，缩径部位的缺陷呈先同相后反相，或仅见到同相反射的信号，视严重程度，可能有多次反射，此类缺陷桩一般可见桩底信号。
扩径桩：在时程曲线上反射波形较为规则，扩径处的反射子波呈反相，或先反相后续同相，也可能有多次反射，一般情况能看到桩底反射。
浅部缺陷桩：曲线反应为入射波峰较低而且脉冲较缓，而且后续波形呈低频，测试结果无法反映桩的完整性。
在实际检测中，除了以上几种波形，还存在缩径、孔洞、离析、裂缝、夹泥等缺陷类型，在时程曲线上均表现为同相反射，可归结为缩径类缺陷。在低应变反射波法检测技术中，对时域内桩基检测结果进行波形的分析和比对是最重要的一环，因此，在分析过程中应结合打桩纪录、岩土工程勘察报告等对波形特征进行全面的分析，反复比对，认真研判，以确定基桩的缺陷程度和位置，准确判定桩身完整性。
四、低应变法检测技术的局限性与不足
第一，由于一维线弹性杆件模型是低应变法的理论基础，因此，用低应变法检测桩基质量时，受检桩的长细比、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，设计桩身截面宜基本规则。另外一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立，所以，对薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩，本方法不适用。
第二，由于低应变法检测中，低应变测试信号主要反映出桩身阻抗的变化，因此无法对缺陷准确定性。目前根据波阻抗的变化，仅能将缺陷区分成缩颈类、扩颈类，进一步确定缺陷性质需要检测经验及其它补充资料。而对于阻抗渐变类的缺陷难以判断，甚至可能得出相反的结论。如桩身渐缩后突然恢复到原截面，则可能得出桩身存在扩颈的结论。桩身存在多个缺陷时，深部缺陷易漏判，如第一缺陷在浅部，尚可以开挖并凿去上部缺陷再进行检测，否则只能通过其它方法进一步检测。对缺陷程度的定量分析也尚不理想。由于波速不准，据此计算的缺陷位置误差在10％左右。缺陷在桩轴向的高度及径向的分布以及缺陷导致质量下降的程度均难以准确计算。
第三，由于受桩周土约束、激振能量、桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化等因素的影响，过长桩（或长径比较大）或桩身截面阻抗多变活变幅较大的桩，往往测不到桩底反射信号，导致无法评定整根桩的完整性。因此国家检测规范规定低应变法的有效检测桩长应通过现场试验确定。
五、结语
1、用低应变法检测桩基质量具有费用低、快速、轻便、适于普及等优点。
2、用低应变法检测桩基质量时，检测人员应综合勘察、施工等多种资料，深入熟悉有关地层情况，掌握施工中容易影响桩身质量的施工因素，才能对桩身完整性做出较为准确的判定。
3、低应变检测人员平时应多注意学习，掌握低应变检测技术的基础理论，了解其适用范围与局限性，在日常工作中注意积累经验，多做归纳总结，才能在现有技术条件下提高检测的技术水平。
参考文献：
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[2]张艳新.探讨地基基础检测中存在的问题及对应措施[J].建筑工程技术与设计，2014(11):690-690.
[3]张杰.低应变法在桩身完整性检测中的应用分析[J].科学技术创新,2018(36):128-129.
论文作者:蔡一峰
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：桩基论文; 缺陷论文; 反射论文; 应变论文; 阻抗论文; 波形论文; 质量论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;