摘要：本文主要对低应变反射波法在桩基检测中的应用进行分析。桩基检测常用的检测方法有低应变反射波法、声波透射法、钻芯法，同其他两种检测方法相比，低应变反射波法具有数据采集快速、简便，成本低等优点，被工程界各部门所接受。
关键词：低应变反射波法；桩基检测；应用
引言
桩的动测法有高低应变之分，高应变通常用来测定桩的承载力，低应变通常用来测桩完整性和桩承载力。低应变反射波法是基桩桩身完整性检测的首选方法，该方法具有快速、经济及无损等优点，应用最为广泛，但是该方法由于有它成立的假设条件，使得该方法在应用中，存在对灌注桩身缺陷的误判或重判、对预制桩身缺陷的漏判或轻判。
一、低应变反射波法的基本原理
低应变反射波法又称时域法，即在时间域上研究分析桩的振动曲线，通常是通过对桩的瞬态激振后，研究桩顶速度随时间的变化曲线，从而判断桩的质量。瞬态激振最简单的办法是用手锤或力棒敲击桩顶，同时通过安装在桩顶的速度传感器，获得上述振动曲线。要掌握反射波的原理，首先要了解桩身完整性和质量对脉冲波有什么影响。此时，可将桩视为一维弹性杆，当其一端受瞬态脉冲力作用时，则有应力波以波速Ve的速度沿着杆的轴线向另一端传播，如在传播中遇到杆件截面的波阻抗Z（Z=ρAVe）发生变化时，即在波阻抗Z改变的界面上，产生反射波。反之，入射的应力波在变阻抗的界面上，有一部分透过界面继续沿着杆往下传播（称为透射波），而另一部分则从界面上反射回来（称为反射波）。
二、常见的桩基施工质量问题
1. 桩倾斜度过大
桩身倾斜问题是桩基施工中比较常见的一种质量问题，主要是指钻孔施工完毕后，孔洞的孔径垂直度与规定值存在较大的偏差，不满足桩基设计与施工等方面的规定与要求。造成桩身倾斜的成因比较多，其中最根本的一个因素就是在钻机架设过程中没有进行校正，使得钻机自身存在明显的偏斜问题，进而造成后续钻孔出现了比较严重的倾斜问题。在钢筋笼下放的过程中同样可能会存在较大的倾斜问题。若桩身倾斜度过大，则需要重新进行打桩施工，不能继续使用超过规定限值范围的桩孔进行施工，否则会对后续的工程施工质量产生直接影响。
2. 单桩承载力不足
验收桩基期间的桩承载力问题中常见单桩承载力不足，且该间距具有较为严重的危害。若桩基的单桩承载力不足无法满足上部荷载的承载需求，那么就会对周边其他的桩基承载情况产生影响，进而会对整个桩基的基础施工产生影响。桩基验收检验过程时，单桩承载力不足的问题也经常出现，并且危害极其严重。因为桩基出现承载力不足，不能支撑设计的压力，则会影响周围其他桩基，进而影响整个桩基础的施工进度。由此可见，桩基的承载力检验是道桥桩基施工质量验收的主要工作。
3. 桩的完整性存在缺陷
在工程项目桩基质量检测过程中，常检测出桩基内部存在局部断桩质量问题。研究表明，桩基断桩的原因主要是在桩基施工过程中，提取导管的速度较快，造成混凝土中夹杂泥砂颗粒，造成桩身的断桩。而断桩对桩基的承载能力影响较大，若检测出桩身出现断桩问题，需要重新进行施工。这样不仅增加了施工成本，还延误了施工工期。
三、低应变反射波法在桩基检测中的应用
1. 检测前的准备工作
在实际检测过程中需要先做好相应的准备工作，以此确保低应变反射波法运用的有效性。一在实际检测过程中，需要先了解桩基工程的施工资料及地质勘察报告，并以此为基础掌握桩基的桩长、混凝土强度、施工工艺、成桩特点、桩端持力层、成桩日期、桩径及桩周土土层分布情况等内容；二进入桩基检测现场之后，不可直接进行检测，需要先观察桩顶部的实际情况是否达到检测条件，例如桩的上顶部通过敲击后是否会出现混凝土松动情况，预制桩的桩顶是否存在钢板，桩是否与垫层混凝土或者其他混凝土构件紧密相连，实心桩检测点布置是否符合要求；三需要以实际情况为基础，彻底凿除桩顶部的混凝土疏松部分以及浮浆部分，将桩基顶部存在的钢板切开直至桩顶部出现密实的混凝土，将与桩紧密相连的垫层混凝土和其他混凝土构件彻底凿开。
2. 数据处理
数据处理是对桩质量进行判断的主要阶段，在数据分析处理时，需要注重不同波形所代表的桩身情况。一般来说波形完整光滑的，标示施工桩体的质量较好，而波形头尾波动较大的，一般表示成桩质量存在一定问题。在数据处理时，经过分析得到可能存在问题的桩身检测波形时，要注意与施工记录进行比对分析，以提高桩身问题分析的准确性，并帮助检测人员快速定位桩身问题出现的大概位置和原因，为后续桩身加固提供资料参考。
（1）时域和频域结合分析。桩身完整性分析以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合施工情况等因素进行分析处理。一般来说，时域中的信息直观明了，很容易看到缺陷和桩底反射；频域中的信息间接，需要仔细分析。该桩长15.7m，直径1.4m，在下图（a）中出现的桩顶发射较为明显，无缺陷反射波；在图（b）中，清晰地看出△f=126.01Hz，△L=c/△f/2=3911/126.01/2=15.51m，二者结果大体一致。（2）滤波技术。采用加速度传感器时，选择不小于2000Hz的低通滤波对积分后的速度信号进行处理；采用速度传感器时，选择不小于1000Hz的低通滤波对积分后的速度信号进行处理。（3）曲线放大。线性放大，可使细小的缺陷明显；指数放大，可使各反射面相对明显，有时会使曲线畸变。
3.检测过程要点
传感器安装和激振操作要点。安装传感器部位的混凝土应密实、平整；传感器安装时保持与桩顶面垂直；采用有足够粘结强度的耦合剂；激振方向沿桩轴线方向，激振点与传感器安装点避开钢筋笼主筋位置；激振时应选择合适重量的力锤和软硬合适的锤垫；信号采集和筛选要点。桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点，空心桩检测点宜为桩壁厚的1/2处，实心桩检测点宜在距桩中心2/3半径处，激振点和检测点与桩中心连线的夹角宜为90°。除应按上款在规定的激振点和检测点位置采集信号外，当桩径较大或桩上部横截面尺寸不规则时，尚应根据实测信号特征，不断调整激振点和检测点的位置直至采集到可用信号；不同检测点或多次实测信号不一致时，应增加检测点数量，分析原因。
结束语
总之，在桩基施工过程中，如果桩基因为施工问题等而存在桩身倾斜、缩径或断桩等质量问题，那么就会对其自身的承载性能产生严重影响，进而会降低上部结构稳定性。通过应用低应变反射波法，可以对桩基完整性等问题进行准确检测，有助于避免工程建设中因为桩基质量问题而出现安全事故。
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论文作者:黎志煜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：桩基论文; 反射论文; 应变论文; 承载力论文; 混凝土论文; 传感器论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第16期论文;