低应变反射波型与桩身完整性判别的探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇低应变反射波型与桩身完整性判别的探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：根据对基桩上桩顶、桩身、桩端等部位的反射波特点，可以判断出桩身的内部形态，并分析桩身的完整性。该方法（反射波法）成为了当今工程建设项目中判断基桩情况的主要途径。本文以理论结合实例的方法，对基桩低应变检测的波型进行分析，探讨基桩上的发射波形与判断桩身完整性之间的联系，为保证基桩完整性提供依据。

关键词：基桩低应变检测法（反射波法）；波型分析；桩身完整性判别

在当今的工程建设项目中，进行基桩低应变检测是一项非常重要的工作，可以准确反映出基桩的内部情况与桩身完整性有着密切的联系。如果基桩的桩顶、桩身或者桩端等部位出现了异常情况，那么其反射波型也会随之而改变，与标准的波型之间有着很大的差别。对基桩低应变检测的波型进行鉴别分析，可以发现基桩存在的具体异常类型，将解决异常情况提供基本的依据。本文从基桩的不同部位的检测波型分析入手，对提高桩身完整性判断的准确性提供了较大帮助。

1 桩基低应变检测波形分析的原理

基桩低应变动力检测是已电子检测技术和结构动力学分析为基础的一种检测桩身完整性的方法。其中反射波动测技术日渐被广泛应用。该方法的基本原理是用力锤敲击桩顶，给桩一定的能量，使桩中产生应力波，应力波在传播过程中遇到弹性介质突然变化的界面时（如基桩的桩底、桩身的夹泥层、断裂、严重扩径和缩径等），将会产生反射和透射，根据波反射时间和桩体中的波速就可以估算桩长和缺陷的位置。然而波动方程是一个三维方程，但考虑到基桩的长度远远大于桩的直径时，可把桩看成具有侧限约束的杆系结构，而适用一维波动方程。

混凝土是非匀质材料，粗细骨料、水泥浆、气孔、微裂缝的应力波速有很大的差别。应力波在混凝土桩中传播速度不是恒定不变的，随混凝土的密实度，骨料级配，强度和缺陷的变化而变化，尤其是灌注桩。因此，即使精确测得回波的时间，也不可能精确算出应力波反射的位置，桩的动测是比较粗糙的估计，测试结果只能是一个区间。但即使如此，低应变动力检测，包括反射波法，对于判断工程的质量，及时有效的发现工程隐患，是有很大意义的，因此如何更好的掌握低应变动力检测技术尤为重要。

2 桩基低应变检测的波形分析探讨

2.1 桩顶部位的波形分析

在桩顶部位，容易出现的异常情况包括了浮浆、松动、断裂等等，当出现这类异常时，可以通过观察桩顶部位的低应变检测波型来发现。经过低应变检测发现，桩顶部位处于浅层，对该部位进行检测，其波型的特点为反射频率较低、反射周期较长、以及反射波振动幅度较大等等。如果桩顶部位出现了浅层缺陷的异常情况，可以采用材质较硬、质量较小的小铁锤进行敲击，保持较高的脉冲力频率以及较低的持续时间。通过这种方法，可以减小反射波的波长，让桩顶部位存在着异常的位置能够得到更加准确的判断。在对桩顶部位的异常进行判断并解除异常之后，就可以得到理想中的标准检测信号。下面是基桩浅部缺陷的一种形式；

现场开挖分析：桩顶尺寸正常，开挖后发现桩身无异样，后再进行低应变反射波法检测，曲线在2.0m处仍存在严重缺陷，如图1所示，后用力摇桩头，桩头摇动，决定把桩顶2.0m下开挖破开，发现在桩顶向下约2.0m左右明显裂隙。系施工过程中控制不当引起。

2.2 桩身部位的波型分析

一般在桩身部位，所存在的主要异常情况为离析、夹泥、缩径以及断裂等等，要准确判断桩身部位存在的缺陷类型以及缺陷的严重程度，可以通过基桩的应力波理论公式，来进行量化的求算。如果用z表示桩身的阻抗值，那么基桩的应力波理论公式可以通过以下方式来表示：

基桩阻抗z=Aρc，在公式中，A代表基桩的横截面面积，ρ代表桩身材质的密度，c代表应力波的波速。如果桩身部位的某一个位置出现了缺陷情况，那么其横截面的面积、材质的密度、应力波的波速都会发生改变，通过判断其中一个指标或者多个指标的改变，来分析桩身的缺陷类型。

当桩身部位存在离析、夹泥、空洞等缺陷时，基桩材质的密度会下降，缺陷程度越严重，密度下降数值越大。当桩身部位发生缩径缺陷时，会造成基桩横截面面积的减小，减小幅度越大，则表明缩径缺陷程度越严重。另外，如果桩身部位存在着离析、夹泥的缺陷，那么桩身部位的反射波波速会受到下降影响，反射波的波速在很多时候会出现十分明显的下降。而桩身部位的断裂是最好区分的一种缺陷表现形式，当发生断裂缺陷时，缺陷部位的横截面面积变为0，波型全部为同相反射波。

2.3 桩端部位的低应变检测波型分析

通过桩端部位的反射波波型来判断基桩的完整性，可以将比较桩端阻抗以及桩底岩土阻抗的大小为切入点，分为三种情况进行综合分析。第一种是桩端阻抗大于桩底岩土阻抗的情况。在这种情况下，桩端会出现较为明显的同相反射波，这类同相反射波在普通的基桩之中都可以见到。如果出现了较为明显的同相反射波，那么就可以表明该基桩具有一定的完整性。比如对于一个摩擦桩来说，桩端阻抗就要比桩底岩土阻抗更大，同相反射波更加明显。其同相反射波的波型如下图所示：

从图2中可以看出来，基桩上的同相反射波具有非常典型的特征。当对桩端部位进行低应变检测出现这种波型时，则可以判断基桩具有较好的完整性。第二种是桩端阻抗与桩底岩土阻抗基本相等的情况。出现这种情况时，在很多时候会检测不到桩底的反射波信号，造成基桩完整性的难以判断。比如说在我国的一些软土地区进行施工时，基桩的持力层存在于中风化花岗岩，桩端反射基本检测不到。第三种是桩端阻抗小于桩底岩土阻抗的情况。在这种情况下，桩底会出现较为明显的反相反射波。当反相反射波的幅度越大时，桩底的沉渣就越小；反之，桩底的沉渣就会越大。一般情况下，较为典型的基桩反相反射波的波型可以如下图所示：

由图3可知，典型的反相反射波的波型与同相反射波有着较大的差别，通过对反相反射波的波型进行判断，可以分析出基桩的完整性。

由此可以看出，在不同的地质条件下，即使反射波波型相同，也不能判定基桩的内部缺陷情况完全一样。

3 结束语

一般进行基桩低应变检测，主要通过对桩顶部、桩身、桩端部位的检测，基桩中每一个部位存在缺陷，都具有不同的反射波特点。同时除了对实测曲线的分析来判断桩身完整性外，还应结合桩型、现场的地质条件、施工情况进行全面的分析，来判断桩的完整性。低应变法定性分析过程中对结论准确性的影响因素很多，对实测曲线异常的桩（浅部缺陷），具备开挖条件时应开挖验证，再下结论，现场不具备开挖条件时，应结合现场情况全面分析。对桩身及桩端可通过其他检测方式如钻芯法、预埋声测管法（声波透射法）、高应变法等来综合分析判定。让低应变检测更加具有科学性与可靠性。

参考文献

[1]刘德志.声波透射法准确判定桩身完整性的应用研究[D].兰州交通大学，2012.

[2]中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）.

[3]赵建铧，唐建平.多种因素对基桩低应变反射信号的影响分析[J].华东公路，2012，05：84～88.

[4]江幸莲.低应变反射波法在基桩完整性检测中的研究进展[J].广东土木与建筑，2013，08：32～34.