低应变法在桩基检测中的应用

任晓文 山西五建集团有限公司

1 前言

在实际建筑施工过程中有一个不容忽视的重要组成部分，那就是针对桩基的质量进行检查。因为在建筑工程项目施工中有一项“隐蔽工程”，那就是桩基施工，同时桩基施工的质量也在很大程度上影响后续施工的工程质量。随着近几年建筑领域的研究推进，桩基检测方法也日益丰富，建筑专家们也在寻找一种优质高效的桩基检测方法，经过不断尝试，低应变反射波法成为了桩基无损检测的一种方式，并且可以最大程度上确保桩基的质量[1-4]。

2 低应变反射波法原理

作为桩基检测领域使用最广的检测方式之一，低应变反射法不仅能够从多角度、多个方面进行全方位的桩基检测，难得的是能够保证桩基机构的完整性，因此成为了建筑领域应用较广、性价比较高的桩基检测方法。

2.1 检测原理

根据“应力波”理论在实践中的应用，建筑专家探索出低应变反射波法。这一方法在使用过程中具体原理就是检测者通过对经由弹性杆平面所产生的不同应力波的波动进行检测，从而能够对混凝土结构建筑进行整体强度评测，并且能够快速暴露出混凝土建筑中肯能存在的缺陷和隐患，该方法在建筑物桩基完工后对桩基质量进行检测。

2.2 检测方法

低应变反射波法操作方法，首先是检测者对桩基本体的波阻抗情况进行计算，分析出波阻抗数据与桩基混凝土密度之间的关联性，同时对关联性变化曲线进行分析，从而判定桩基是否存在某些方面的问题。还有一种特殊情况，桩基上部的波阻抗与下部的波阻抗之间无差值时，检测者会认为该桩基结构没有明显的质量问题，并且可以认为该桩基的内部结构比较均匀；若桩基的上部区域的波阻抗数值小于桩基下部区域的波阻抗数值，就可以初步认定该桩基的截面不合格，检测者应及时再次查验，避免桩基质量问题影响后续施工。

3 现场测试过程

3.1 准备工作

为了更好的应用低应变反射波法，并且为后续检测及时发现桩基建设中可能存在的问题奠定基础。桩基检测工作的准备工作应从准备环节入手，检测准备环节应结合实际工程的相关检测参数制定专门的检测流程，并且根据实际检测工程需求选择与检测方案匹配的检测装置，从而更好的保证后续低应变反射波法测量结果准确性，能够及时发现桩基结构中存在的质量问题。

3.2 检测步骤

为了确保检测设备的各项相关参数能够符合后续检测运行的需求，在开展有关桩基的检测前，应全面检查需要使用的设备运行情况。其次，为避免桩体表面附着杂物影响检测结果，应简单清理待检测桩基桩体；在做好检测准备工作后，在桩体的平整区域放置传感装置，并适量的触击传感装置，从而得到并记录出该桩体的反射波曲线，通过对所记录数据进行专业分析，得出该桩基质量的检测结果。

3.3 检测注意事项

根据桩基检测原理，结合现场实际工作经验，应注意以下方面，以确保检测数据源头及后续应用的准确性。

（1）在检测前，应简单清理擦拭待测桩基表面，确保其干净无杂质。若待测桩基表面破损或者存在水滴以及其他杂质，应及时清理，避免后续检测传感装置的数据出现偏差，进而影响后续的检测效果。比如，在实际的检测过程中，如果桩基上的“浮浆”与传感装置相连，后续检测过程中就必然会出现反向脉冲，反向脉冲会影响桩基反射波传输，降低桩基检测的结果的准确性。

（2）为了保证后续桩基检测结果的准确性，在桩基检测使用振击锤进行锤击的过程中，应根据事先选定的检测方案选择适宜的锤子，避免锤子所激发的的脉冲信号出现衰减。这一环节应保证振击锤的能量产生的信号全部传递到桩基的顶部，提高检测数据准确性。除此之外，在检测空心桩基过程中，应保证拟进行振击区域与振击锤的安装点成90°或以上的夹角，该方法可以最大程度确保后续检测数据的准确性。

4 低应变波形针对不同桩基缺陷的解译及特征

4.1 完整桩长的低应变波形解译及特征

完整桩基桩长的低应变波形特征有利于对该项目桩基完整性有一个全面认识，对研究整个项目桩基的低应变波形特征有一定的参考价值。例如图1为典型的完整桩低应变波形解译结果，桩基基本参数：设计桩长为47.00m，桩径1.0m，成孔工艺为钻孔灌注桩。从图中可以看出，完整的桩基波形图能够准确读取桩底反射信号，桩身范围内波形无反射信号，波形图像清晰，只需简单的做一下滤波处理或者无须处理，便可以得到检测结果。

图1 典型的完整桩低应变波形图

4.2 扩径桩的低应变波形解译及特征

图2为桩基低应变测试结果示意图，该桩基结构参数：桩基采用C35水泥混凝土浇筑，设计桩长为6.7m，设计桩径为1.1m，成孔工艺为人工挖孔。由于设计时，对桩基进行扩底，1.1m扩径至1.3m，扩底范围为桩顶以下5.9m～6.7m，需确定扩径桩的成孔效果。从图3中可以看出，整体桩基的波形连续且清晰，在扩径位置5.9m处，有与震源波形反相位的波形到达，与设计扩径位置一致。

图2 某项目桩基低应变测试成果图

图3 缩径桩的波形特征

4.3 缩径桩的低应变波形解译及特征

图3为某项目桩基低应变检测的结果图，其基本资料为：桩基混凝土设计强度为C30，直径为1000mm，长度为33m，采用钻孔灌注桩成孔工艺。从图中可以看出，整体波形连续，测试数据准确。同时在距离桩顶以下约6.8m位置处，出现一相位与震源波形相反的反射波形，并且为多次波，其波形在随后的位置分别为13.6m、20.5m、32m，该处反射波形为缩径桩的特征波形，因此推断桩基此处为缩径。大量的试验研究表明，当桩基混凝土离析或者断桩夹泥，也可能会出现多次波反射情况，根本原因就是波阻抗的变化。由于存在其他情况，需要采用钻孔取芯的方法来进一步判断是否为缩径。经过后期钻芯取样验证表明，在桩顶以下6.8m位置处，桩身直径为800mm，在6.8～7.5m范围内桩基混凝土由水泥砂浆和松软的砂土混合组成。

5 结束语

根据本文论述，低应变法作为目前建筑领域最通用、最广泛的具有检测桩基完整性检测手段，具有经济、无损、便捷等优点。低应变法桩基检测方法是一个无损的检测方法，能够有效降低施工成本和提高工程施工效率，桩基无损检测涉及建筑结构的质量和安全，关系着竣工后建筑的使用，因此桩基完整性检测越来越成为现阶段桩基础工程中重要内容。