低应变反射波法检测基桩桩身完整性技术的探讨

胡升

安徽省交通科学研究院

摘要：根据多年基桩检测经验，分析了反射波测桩原理和适用范围，阐述了反射波法检测前和检测过程中的工作重点及反射波法检测基桩桩身常见缺陷的时程曲线波形特征，以及反射波法检测技术存在的主要问题，并对反射波法检测基桩时要想获得可靠的信息和对桩身完整性做出准确的评判进行了总结。

关键词：反射波法；基桩完整性；缺陷波形特征；存在问题

反射波法是基桩低应变桩身完整性检测中最常用的方法，虽然该方法现场检测相对简单，但如果检测前的桩周土等资料收集不全、桩头处理不到位、检测中的激振方式、传感器的选择不当以及检测数据分析人员的实际经验不足等都会影响最终桩身完整性的判定。

1、低应变反射波法测桩原理及适用范围

基桩完整性的反射波法检测技术是以一维波动理论为基础的。它是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、裂缝、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波，经接收放大，通过分析实测曲线特征，以判断桩身完整性。

本方法适用于混凝土灌注桩和预制桩等刚性材料桩的桩身的完整性检测与判定，最大有效检测深度桩长50米。

2、低应变反射波法测桩前的工作重点

2.1现场信息收集。收集基桩的设计、施工及相关地质资料等信息；

2.2桩头处理到位。桩头与桩身的材质、强度和截面尺寸应基本相同，桩顶面应破除至新鲜混凝土面，且与桩轴线基本垂直，测点和激振点要磨平；

2.3通过现场比对试验以确定激振设备和传感器；

2.4混凝土灌注桩桩身混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa及混凝土龄期最好在成桩后14天以上检测。

3、低应变反射波法现场检测过程中注意事项

3.1采样频率与采样间隔应设置合理，否则对后期数据处理分析增加难度；

3.2力锤敲击时，应使其作用力方向垂直于桩顶水平面且自由弹起，采用力棒激振时应使其自由下落；

3.3数据采集过程中，各测点应重复检测3次以上，且检测的波形具有良好的一致性。对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测验证。

4、低应变反射波法检测基桩桩身常见缺陷的时程曲线波形特征

4.1离析、胶结不良桩的波形曲线特征

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，波形相对较平坦，桩底反射信号的频率会有所下降。如图1所示。

4.2断裂或夹层

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，会出现等间距的多次反射，桩底反射振幅小，甚至很难看到。如图2所示。

4.3桩底沉渣过厚

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，在端承桩情况下，若采集到较清晰的桩尖响应信号，并与初始波同相位，此时，应判定桩底沉渣较厚，超过规范要求，因为正常情况下的端承桩，通常桩尖响应几乎无反映或微弱反映。当桩底沉渣清除特别干净，且和基岩接触，此时桩尖响应相位与初始波反相。如图3所示。

4.4扩颈

ρ1=ρ2，C1=C2，A1

4.5缩颈

ρ1=ρ2，C1=C2，A1>A2，同相，有下冲似正弦波形，下半幅能量相对较弱，如果缩颈下紧接一扩颈缺陷，此时，縮颈的程度被削弱，扩颈也不易分辨。如图5所示。

5、反射波法检测技术存在的主要问题

5.1桩顶横波干扰问题

在反射波法基桩基桩检测实践中，存在着桩顶横波干扰。但经验不足的检测人员可能误将其作为桩身浅部缺陷产生的反射纵波对待，产生误判。

5.2 桩周土质对反射波曲线的干扰问题

基桩缺陷的反射波曲线特征往往受到施工现场的地质水文等影响，当检测人员对施工场地和施工过程不了解，就可能产生误判。

5.3 测试人员的现场测试、分析判定经验缺乏

由于动测的波形判读和资料分析比较困难，如果分析人员对动测法不是很熟练且理论基础和实践经验不足，就有可能出现不同错误，导致不正确的分析结果，甚至出现误判。

6、结论

反射波法检测基桩时，要想获得可靠的现场采集的数据信息和对桩身完整性做出准确的判定，首先要求现场检测人员收集完整的基桩设计、施工及相关地质资料等相关信息；其次要求基桩桩头处理到位，仪器设备的选择、仪器参数设置要合理；再次就是要求数据分析判定人员具有丰富的理论知识和分析判定经验等。只有这样才能对基桩桩身完整性做出较准确的判定，减少误判。