低应变反射波法检测桩基的注意事项与质量控制

李世元

【摘 要】在土建工程中，桩基往往是一项最为普遍的隐蔽工程，而桩基的作用对于整个工程而言都至关重要。桩基检测对于桩基的质量保证起到一个关键作用，是土建工程中的关键所在。本文通过对低应变反射法检测桩基的原理进行分析，从理论和实践层面对低应变反射波法桩基检测方法的影响因素进行分析，并从多方面对桩基检测的影响因素及消除方法进行阐述，对于桩基检测具有一定的参考作用，能够在实际工程中广泛应用。

【关键词】桩基检测；低应变反射波法；质量控制

随着我国经济实力的不断增强，建设行业正在以前所未有的速度飞速发展。在越来越多的房屋、水利以及公路桥涵的建设中，桩基作为一项典型的隐蔽工程在工程质量控制中起到了至关重要的作用。桩基的质量问题往往会影响整个工程的质量，严重的会对工程造成不可逆转的损害，甚至造成事故。

由于桩基的隐蔽工程特点，在桩基的施工过程中，尤其是在灌注施工过程中，很容易受到外界因素的影响，出现离析、夹泥、缩径、沉渣甚至断裂等质量问题，造成工程隐患。因此在实际工程检测中，利用测得反射波曲线信号准确地判定桩身质量，排除桩身隐患，对基桩的质量评价是至关重要的。低应变反射波法较传统的检测方法具有快速，经济，准确的特点，在工程上具有广泛的应用前景。

1.低应变反射波法检测桩基的基本原理

对于桩基的检验目的，主要是为了了解桩基的承载力，对桩基的混凝土质量进行检测，以验证其是否符合质量标准，还有就是对桩基本身的灌注情况进行检测，对桩基中存在的质量隐患进行排查，通过适当的手段进行补救，保证工程质量。

低应变反射波法检测桩基，主要是对桩基的完整性进行检测，对桩基的长度进行校对，检验桩基是否存在缺陷，并准确定位缺陷位置，以及对混凝土的强度等级进行估算。其原理是通过力锤或手锤敲击桩基顶部，使桩基产生应力波，应力波通过桩基，延桩基方向传播。根据一维弹性杆应力波波动理论，桩基中存在如断裂、夹泥、扩径、缩径、沉渣等情况时，应力波的波阻抗Z会发生明显变化，从而产生反射波和透射波，变化的程度取决于波阻抗Z的大小，也就是说取决于桩基中存在问题的严重性。通过安装在桩基顶部的传感器接收信号，对信号进行分析处理，分析反射波和透射波的相位以及幅值大小，可以有效确定桩基的问题位置和程度。

2.低应变反射波法检测桩基的局限性和影响因素

2.1低应变反射波法检测桩基的局限性

低应变反射波法检测桩基虽然快速有效，但也有一定的局限性和不足。

一是对于一些特殊地质条件下，桩基判断存在一定困难，如地下水丰富的地段，由于地下水储量太大，桩基质量很差，应变波在传递过程中衰减过大或完全衰减，无法对桩基进行检测。

二是在桩基整体强度偏低时，用低应变反射波法检验桩基的完整性未能发现问题，在钻芯时发现桩基强度太低，无法形成完整的芯样，使得低应变反射波发生检测失误。

三是在桩基受到周围影响较大时，对于周围土层的束缚或其他情况时，会产生大量复杂波形，影响桩基检测，使检测无法正常进行。

四是对于一些特殊的灌注方法，如钻孔灌注法等，桩基本身的扩径等现象尤其明显，直接导致低应变反射波法不能正确判断，造成失误。

2.2低应变反射波法检测桩基的影响因素

2.2.1桩头对低应变反射波法检测桩基的影响

桩头的处理是低应变反射波检测的关键，是检测过程中最基础但是也是最重要的部分，桩头处理直接影响着测试的结果。但工作人员往往很容易忽视这一点，造成测试结果的偏差和不理想。由于施工过程中，桩头部分的处理往往难以把握，很容易造成桩头部分混凝土松散或浮浆、桩头破损等问题。当发生桩头部分处理不当时，在测试时对信号的反馈和测试结果都不理想，改变传感器安装也不会对结果有任何改善，这是由于在桩头部位的混凝土浮浆，造成存在大量的反向脉冲存在。

2.2.2传感器对低应变反射波法检测桩基的影响

传感器的安装对信号的收集处理有很大的影响，从理论层面讲，传感器越贴近桩面、传感器越轻、与桩面接触点的刚度越大，达到的效果就越好，收集到的信号就越强。对于传感器的安装，可以采用黄油或凡士林，虽然经济实用，但黄油较脏。也可用采用弹性较好的橡皮泥、牙膏和口香糖，但是选择的耦合剂会直接影响传感器的信号接收。当耦合剂使用不当时，会使反馈信号减少或消失，直接影响到对桩基的判断，造成判断失误。

2.2.3激振锤的选择对低应变发射波法检测桩基的影响

选择适当材料和重量的锤的重要性往往被忽视，应针对不同的测试对象选择不同的激振源，小桩选择较小的锤，大桩选择较重的锤或力棒。一般来说，较长的桩宜选择脉冲比较宽的激振源，才容易获得桩底反射信号。短桩要求入射波脉冲窄，若脉冲太宽则会影响缺陷的分辨率。金属锤所产生的脉冲频率偏高、中低频不丰富，衰减过快，可能会显得能量不足。橡皮锤太软，脉冲过宽，容易导致漏判缺陷。在金属锤上加尼龙锤头是比较理想的选择，这样振源频率成分分布比较合理，有利于波形分析和缺陷判断。

2.2.4周围土层对低应变反射波法检测桩基的影响

桩基周围土层对于低应变反射波法检测有很大影响，土层的不同对于信号的分析和反馈往往会有较大影响和干涉，测试时如果没有充分考虑到土层变换，常常会造成检测的误判。当桩周围土壤从软土层变化到硬土层时，波形会发生变化，产生一种类似于扩径的反射波；而桩周围土壤从硬土层变化到软土层是，波形同样也会发生变化，产生一种类似于缩径的反射波。如果对于波形的分析不到位，检测人员经验不足，很容易造成对结果的误判。

3.低应变反射波法检测桩基的注意事项

对于低应变反射波法检测桩基，应充分考虑测试过程中的干扰因素，才能得到有用的信号，以进行正确的分析整理。一是要注意桩头的处理，桩头处理要保证桩头的干净整洁，通常来讲，桩头处理要处理到看到新的含骨料的混凝土为止，且不要有破碎、杂物等。二是传感器的安装，传感器安装的耦合剂要足量，且具有足够的粘结强度，传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处，在空心桩的测试过程中，要保证传感器安装位置同锤击点位于同一水平面上，其与桩中心线应保持垂直，并将传感器安装在桩壁厚的1/2处。三是选择合适重量的激振锤，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。四是对周围土层有充分的了解，在测试前的准备工作中要全面详细，对桩周围土壤的勘测资料需要完整详细，应充分了解周围土质，以便正确判断反射波的变化所对应的情况。

4.总结

总而言之，低应变反射波法检测桩基是一种在工程中适用性很强的检测方法，它能够实现快速检测和准确定位，对于各种土建工程都能有广泛的适用性。在检测过程中充分考虑各项因素的影响，并准确对检测步骤逐一完成，是能够实现提高工程效率的整体目标的。 [科]

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