反射波法在基桩完整性检测中的应用实例
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摘要： 采用反射波法检测铁路基桩完整性，其反射波曲线中浅部有一正向缺陷信号，经分析和验证是该桩采用冲击成孔或人工挖孔桩施工，桩头砂浆没有清理干净或人工挖孔桩的护壁原因引起;所以反射波法检测基桩完整性时，其桩头砂浆一定要清理干净，混凝土露出可见最大粒径粗骨料、且颜色呈灰青色，人工挖孔桩的护壁影响原因可在桩体混凝土强度达到设计强度的95进行检测，就可消除反射波曲线中浅部正向缺陷信号，达到正确判定基桩完整性。
关键词： 灌注桩;砂浆;护壁;强度95;完整性。 问题的提出 我国南方某铁路桥梁基础灌注桩、路基抗滑桩，冬天采用冲击成孔、人工挖孔桩施工，C30混凝土灌注，其桩身完整性检测采用反射波法，由检测发现桩浅部有一正向缺陷信号，如何正确判别此信号，必须与地质、施工紧密结合才能做出正确判断。
2. 灌注桩的地质、施工及混凝土灌注
2.1 地质
灌注桩的地层经地质勘察其土层由上而下分别为： （1）软塑粘土;
（2） 强风化泥岩、页岩夹砂岩（W3）;
（3）弱风化泥岩、页岩夹砂岩（W2）（桩端进入此层）。
2.2 冲击成孔及人工挖孔施工 基桩分为桥梁桩和路基抗滑桩，其中桥梁桩在河流的水域段及河流的两岸分别采用冲击成孔和人工挖孔施工，桩型呈园形;路基抗滑桩在山体的挖方段采用人工挖孔施工，桩型呈矩形，且矩形桩的钢筋笼内侧四角预留四个声波测试管。
2.3混凝土灌注
冲击施工成孔后，采用导管灌注C30混凝土;人工挖孔施工是边施工边用C20混凝土灌注护壁，护壁厚度设计0.2m，但桩浅部地层软塑粘土、强风化泥岩、页岩夹砂岩（W3）易塌孔，使护壁的外侧空间增大，灌注混凝土护壁厚度可达0.5-1.0m，待人工挖孔深度达设计深度后灌注C30混凝土。
3反射波法对灌注桩浅部检测分析
由（铁路工程基桩检测技术规程）规定，当采用反射波法或声波法检测时，受检桩桩身混凝土强度不低于设计强度的70%且桩身强度应不低于15MPa;以及混凝土强度等级与反射波波速参考值分别为：C20强度波速3000-3400m/s，C30强度波速3700-3900m/s，由此进行具体分析。
3.1冲击成孔桩
影响冲击成孔桩浅部完整性是桩头砂浆，有的砂浆厚度可达2m，由此冲击成孔导管灌注C30混凝土超灌高度不小于设计桩顶标高以上2m，确保设计桩顶标高处与桩体混凝土质量一致，设计桩顶标高处混凝土要可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的青色。
3.2人工挖孔成孔桩
影响人工挖孔桩浅部完整性有二点，一是桩头砂浆，砂浆厚度可达0.5m，灌注C30混凝土上升高度要大于设计桩顶标高0.5m以上，在混凝土还未凝固时用铁锹把砂浆铲掉，也确保设计桩顶标高处与桩体混凝土质量一致，设计桩顶标高处混凝土要可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色。二是护壁的影响，当人工挖孔桩灌注的C30混凝土达设计强度的70%时其强度为C20，与早期施工已完全达到护壁混凝土强度的C20比较二者强度一致，这时采用反射波法检测基桩完整性，反射波反应是护壁与桩体的整体效应，其反射波曲线在先大于护壁标准厚度，而又回至护壁标准厚度处的深度反应缺陷正向信号，若此深度桩有缺陷也反应的正向信号，二者缺陷正向信号无法区别。而根据费马定律：波的传播是沿最小路径传播，当桩体混凝土强度达到C30，其波的传播不受护壁C20强度影响，由此确定对于人工挖孔C20混凝土护壁C30混凝土灌注桩，使桩身混凝土强度不低于设计强度的95%且桩身强度应不低于28MPa才能受检。以我国南方铁路区域的冬天气候室外平均温度60-80为例：人工挖孔C30混凝土灌注桩，14-20天强度达C20、28-30天强度达C28。
4反射波法对基桩浅部完整性检测实例
4.1冲击成孔桩检测
4.1.1选取2-DK69+659-3-2#桥梁桩裁桩后放在地面的桩头，如图1;而在桩体的桩顶所测量反射波曲线进行分析，如图2所示。
图1裁桩后放在地面的桩头
图2桩顶实测反射波曲线
该桩长18.2m，该桩混凝土灌注30天后检测，图1混凝土可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色，图2反射波曲线桩底反应明显，平均波速V=4112m/s，桩身质量完整。
4.1.2选取2-DK69+659-3-11#桥梁桩裁桩后放在地面的桩头，如图3;而在桩体的桩顶所测量反射波曲线，如图4，且裁砂浆0.5m后实测反射波曲线，如图5。
图3裁桩后放在地面的砂浆桩头
图4桩顶有砂浆实测反射波曲线
图5裁砂浆0.5m后实测反射波曲线
该桩长18.5m，混凝土灌注30天后检测，由图3可见混凝土砂浆颜色呈灰白色，图4砂浆桩顶实测反射波曲线浅部有缺陷正向信号反应， 平均波速V=3613m/s， 砂浆使平均波速有所降低，图5裁砂浆0.5m后实测反射波曲线， 平均波速V=3904m/s，桩身质量完整。
4.2人工挖孔桩检测
4.2.1选取3-DK71+312-0-4#桥梁桩的反射波曲线进行分析，如图6、图7所示
图6桩顶有砂浆实测反射波曲线
图7裁砂浆0.5m后实测反射波曲线
该桩长12.5m，混凝土灌注29天后检测，图6桩顶有砂浆实测反射波曲线浅部有缺陷正向信号反应， 平均波速V=3796m/s， 砂浆使平均波速有所降低，图7裁砂浆0.5m后混凝土露出可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色，实测反射波曲线平均波速V=4194m/s，桩身质量完整。
4.2.2选取3-DK83+185-1-3#桥梁桩的反射波曲线进行分析，如图8、图9所示
图8混凝土灌注15天实测反射波曲线
图9混凝土灌注35天实测反射波曲线
该桩长7m，混凝土灌注15天后，桩头混凝土露出可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色进行检测，图8混凝土灌注15天实检反射波曲线分析，有桩底信号反应，桩浅部有缺陷正向信号反应，是护壁的影响，平均波速V=3420m/s，混凝土强度达C20，图9是该桩混凝土灌注35天实测反射波曲线分析，桩底反应明显，无护壁影响，平均波速V=3807m/s， 混凝土强度达C30，桩身质量完整。
4.2.3选取4-DK99+400-5#抗滑桩的反射波曲线、声波曲线进行分析，如图10-图14所示
图10混凝土灌注14天实测反射波曲线
图11混凝土灌注29天实测反射波曲线
图12混凝土灌注14天实测声波1-4、3-4剖面曲线
图13混凝土灌注14天实测声波1-2、1-3剖面曲线
图14混凝土灌注14天实测声波2-3、2-4剖面曲线
该桩长10.5m，混凝土灌注14天后，桩头混凝土露出可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色进行检测，图10混凝土灌注14天实测反射波曲线分析，桩浅部有缺陷正向信号反应，是护壁的影响，平均波速V=3200m/s，混凝土强度达C20，图11是该桩混凝土灌注29天实测反射波曲线分析，桩底反应明显，无护壁影响，平均波速V=4032m/s， 混凝土强度达C30，桩身质量完整。图12至图14混凝土灌注14天实测声波曲线分析， 声波各剖面曲线中平均声速V=4000m/s， 且PSD、波 幅、声速曲线均匀、无异常，桩身质量完整。
5.结论
（1） 冲击成孔导管灌注C30混凝土超灌高度要不小于设计桩顶标高2m以上，人工挖孔灌注C30混凝土超灌高度要不小于设计桩顶标高0.5m以上，在混凝土还未凝固时用铁锹把砂浆铲掉，，以保证设计桩顶标高处混凝土强度与桩体混凝土强度一致，且桩头混凝土露出可见最大粒径粗骨料、颜色呈致密的灰青色。
（2）冲击成孔导管灌注桩采用反射波法以及人工挖孔桩采用声波法对C30混凝土桩强度不低于设计强度的70%且桩身强度应不低于15Mpa才受检。
（3）人工挖孔（护壁）桩采用反射波法对C30混凝土桩强度不低于设计强度的95%且桩身强度应不低于28Mpa才受检。
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