桩基检测中低应变反射波法的实践应用

冯高峰

安阳市建筑设计研究院

桩基检测中低应变反射波法的实践应用

冯高峰

安阳市建筑设计研究院

目前国内基桩检测的工作中，低应变反射法具有快速、简便及经济的有点，其应用在工程中普遍认可。基桩的承载力检测和完整性检测是基桩质量检测中的主要内容，本文章主要介绍桩身的完整性检测，按相关规范及相关行业标准规定将桩基检测形式可分为直接法、半直接法和间接法。低应变反射波法桩基检测技术就是半直接法中的其中之一，桩基低应变检测技术作为一种桩身完整性检测的动测技术，广泛应用于我国基桩检测工程中。

桩基检测；低应变反射波法；实践应用

现阶段，各类工程建设项目不断增多。在工程项目施工中，桩基工程是建筑工程中应用最广泛的基础形式，并且随着高层建筑的层高不断增加，及建筑结构体型的复杂、层数和层高相差的悬殊及地下结构与空间的开发，桩基工程显得格外重要，桩基工程的质量好坏直接关系到建筑物的结构、受力安全，更关系到人民生命财产及社会安全。如何保证每根桩的质量都满足规范设计及工程要求，一直备受土木人特别是桩基检测从业人员的关注。

1 低应变反射法检测原理

低应变桩基检测法，是一种没有损害检测方法，能够保证桩身完整性检测，还可以判断缺陷的类型以及桩的位置和一些不同程度的损坏，可以检查桩的长度以及估计桩混凝土强度等，能够有效的判断桩基的整体性能，保证工程质量安全。经过大量的理论研究和工程实践，我们已经形成了系统、成熟的检测原理。

在测试过程中测试桩在顶部的垂直震动转化为特定的应力波，能量能够促使纵向弹性波沿着桩身弹性波进行传播，其桩身明显的变化会导致波在阻抗界面的时候会有一定的差异，这其中包括扩大以及减少速度及相应的波幅。断桩以及桩底部，将锤击对应的反射波波形并结合传感器安装的具体位置桩的顶部反射信号、信号放大、滤波、数据处理，根据处理结果的反射波计算弹性波传播速度在桩身的不同位置，检测人员在结合地质信息、施工记录、桩身完整性的基础上可以分析和判断缺陷类型，集合经验确定缺陷的位置和程度，通过统计估算基桩混凝土的强度等级以及桩长度等。

2 桩基检测中低应变反射波法的实践应用

2.1 低应变反射波法工程应用的仪器设备

如前所述，低应变反射波法基桩动测技术是一门综合多种学科的应用系技术，涉及计算机技术、物理学、电子科学及桩基工程等学科。桩基现场检测技术，首先通过激振设备在桩顶面时间激振力，传感器传播应力波信号，接着放大器放大，最后在显示器上显示或打印图线，用以评价、判定桩身缺陷结果。

2.2 低应变应力波反射法振源特性对检测结果的影响

整个检测系统的各个环节都会对低应变桩基检测技术的结果产生影响，使检测结果不准确。根据大量工程经验可知，振源对检测结果的影响尤为关键，譬如窄脉冲信号有利于检测信号分辨率，利于桩身浅部、轻度缺陷的识别、判定；相反，宽脉冲信号则产生相反的作用。为深入探究振源对检测结果的影响，学者们进行了室内和室外试验。结果显示，锤击材料的硬度、锤击能量的大小及锤击时与桩顶面的有效接触面积等是激振效果的主要影响因素。手锤锤击时与桩顶面的有效接触面积越小，信号脉冲的宽度就越窄。

2.3 现场检测技术

(1)施工场地勘测、资料收集低应变检测从业人员在进行桩基检测之前，需要熟悉项目场地的情况，了解待检桩基所处的土层条件、相应的地质勘探报告及桩基的种类、设计文件和施工人员水平。同时，需待测项目的桩基图，对照相应规范要求的检测数量，选取一定的桩号、及其位置进行桩基低应变检测。

(2)待检桩的确定及处理在确定检测桩的位置及桩号后，需对待检桩进行检测前期的处理。并且检测时，检测技术负责人、质检单位、监理、设计人员、业主及施工单位人员需同时在场。前期处理主要是对桩顶面进行浮尘、浮浆等清理，为保证传感器接收信号的灵敏度及精度保证，还要保证传感器与桩顶面的黏连牢固。

(3)安装传感器在安装传感器时，必须要保证传感器等轴线与桩身轴线相平行，以消除入射波与反射波产生相位夹角，对检测数据产生影响。传感器的黏连可以使用胶黏剂、润滑剂及橡皮泥等粘结材料，要保证传感器与桩顶面之间有良好的耦合。传感器的粘结点与激振力的施加点之间的距离要满足相关规范的要求。

(4)检测数据采集检测前对仪器进行检查，更换或维修出现问题的设备，使处于正常使用状态。根据待检桩的条件选择适宜的激振条件及信号接收条件，遵循小锤敲小桩，大锤敲大桩，小桩用轻锤，大桩用重锤的原则。施加锤击激振力时，要满足时间激振力的条件要求。每根被检桩应进行至少三次的重复检测，存入仪器之前要检测波形图的完整。

(5)分析、判定检测数据。混凝土是按一定的比例由胶凝材料和骨料混合搅拌而成，从而决定了其内部成分组合的随机性。当超声波经过混凝土内部时，所测声速值将服从正态分布。若某处不具备正态分布特征，则可判定该位置存在缺陷的可能性很大，即声速异常处为缺陷位置。

单根桩的声速的平均值和标准差：

通过剔除小于的值再将剩余的数据重新计算平均值m′x和标准差s′x，求得新临界值X′L。不断重复以上计算过程，直到剩余数据均大于XL。而这些被剔除的数值即为异常数据，并对应缺陷所处位置。为了避免标准差过大、临界值偏低、临界值离散大等不合理情况出现，还应选用两边剔除法，即小、大交替剔值法、先小后大剔值法、先大后小剔值法。

综上所述，在用低应变反射波法检测桩身完整性时，对缺陷的类别进行判别时，不可轻易地下结论，可通过其他检测方法进一步进行验证检测，否则会造成不必要的浪费或者给工程质量带来巨大的安全隐患。本文主要简要叙述了低应变反射法检测原理以及其在桩基检测中的应用。

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