探析建筑工程桩基检测中低应变反射波法的应用

■邹 征，何 珍，王 丹 ■江西省吉安市建筑工程质量检测中心，江西 吉安 343000

桩基由桩和承台组成，是建筑的基础支撑，承载着上部荷载。若桩基不稳或松动，极易引起上部结构倾斜，甚至沉降坍塌。所以桩基施工完成后，需依据规定标准对其质量进行检测。但桩基在建筑工程中属于隐蔽结构，无法直接检测，这就要求采用其他检测技术。目前常见的检测方法有低应变反射波法、钻芯检测法、声波透射法等，综合工期、成本、精确度和安全性等因素加以考虑，低应变反射波法检测速度快、工艺简单，可实现无破损检测且成本划算，综合性能较好，在现代建筑桩基检测中有着广泛应用。

1 低应变反射波法及其检测流程

1．1 原理

该方法是在应力波理论的基础上形成的，主要用于判断桩身的完整性，可快速查出桩长是否符合要求、桩体是否存在质量缺陷、混凝土强度等级如何。在检测时，通常借助力锤或力棒在桩顶敲击施加压力，产生的应力波便沿着桩体向下传播，直至桩端产生反射。应力波在传播时，若中途遇到缩径、离析等缺陷时，同样也会产生反射。桩顶的传感器则负责接收这些反射波信号，经专业仪器放大后加以分析处理，将信号描绘成曲线图的形式供技术人员观察判断。曲线特征可较为准确地反映出桩体状况，根据平均波速可估算混凝土的强度等级。

1.2 流程

在准备阶段，主要是选择并调整仪器、收集相关资料等工作，必须确保全部工作都到位，否则将给测试结果带来不利影响。开始检测时，需再次检测全部用到的仪器设备，合理设定各项参数;对桩基进行清理，确保桩顶平整清洁;正确安装传感器后，根据要求选择能量激振;采集反射信号并进行分析，最终得出结果。

2 低应变反射波法的应用要点

2．1 桩头的清理工作

桩头是施加荷载及接收发射波信号的关键，必须做好清理工作。很多灌注桩在成桩时都会在桩头留有浮浆，对信号的准确性影响较大，甚至会出现反向脉冲。所以测试人员决不能偷懒，置浮浆于不顾，而应及时清理，将浮浆凿除。传感器要安放在桩头，为方便安装，同时也为了提供一个良好的锤击平面，有必要对桩头进行打磨，确保桩头平整光洁，没有裂纹、破碎等现象。

2．2 正确安装传感器

传感器是测试中的重要部件，其自身性能和质量直接关系到后面信号转换的准确性。一般而言，质量轻且离桩头近的传感器的传递性较好，接收的反射信号也较为真实。所以在安装时常选择牙膏作为耦合剂，也可在桩面上使用一些粘结剂，使传感器更加牢固。为保证采集的信号更加准确，能够更真实地绘制波形曲线，应采用高度灵敏的加速度传感器。其安装位置也颇为重要，实心桩应安装在距桩心2/3半径的位置，空心桩则应安装在桩壁厚度的1/2处，并保证传感器和锤击点处于同一个水平面，且尽量和桩体的中心线成90度夹角。

2．3 合理的激振操作

锤击产生的能量应能够传播到底部，且保证反射的信号不会太弱，不然都会影响到测试结果。对于大桩，多选择重量大的铁球，能量大、脉冲宽，可检测桩体深部缺陷。若异常处位于浅层，可利用小锤判断。桩长较大时，高频波不易采集反射信号，所以常换做低频率脉冲波，然后用高频波检测上部缺陷。

2．4 信号采集及处理

选择合理的仪器并设置好各项参数，如果多次测量的结果偏差较大时，应及时分析原因并解决，尽量清除所有的不良影响因素。为防止过多的随机干扰，可增强信号并增加激振和接受信号的次数。好的波形较为光滑，能够精确地反映桩体实际情况，没有振捣波形，且最终会回归基线。检测结束对数据分析处理时，若发现反射信号不明显，可根据原始波形放大波形指数，增强其清晰度。滤波经常被用作测试人员判断的依据，如低通滤波，但要考虑其上限。

3 低应变反射波法在建筑工程桩基检测中的实际应用

3．1 实例分析

某综合楼占地26400m2，桩基础采用预制管桩，设计强度为C80，桩径为450mm，设计长度10.5m。因是高层建筑，承重较大，桩基础必须有足够的承载力，因此需对其强度进行检测。在准备阶段，选择普通的尼龙锤头作为激振工具，使用加速度传感器接收反射信号，耦合剂则使用黄油。以A、B、C、D三桩为检测对象，并对相应的曲线图进行分析。从现场地质勘查报告来看，土质自上而下主要是杂填土层、粉质粘土层、粉砂层和泥质粉砂层。

3．2 实施检测

A桩长10.5m，锤击产生的应力传到桩底后，返回的发射信号较强，桩身阻抗比持力层的阻抗要大，所以桩底的反射相位和跳峰相位处于同一个相位。桩底端的反射时间为4.05秒，波速约为4250m/s，需对指数放大一倍。桩头下4.8m处的桩体与相位反射信号相反，没有传播到桩底就有明显的同相反反射信号，可判断此处出现异常或存在缺陷，为Ⅳ类桩，即不合格章。经开挖验证在4.4米处存在断裂。

B桩长为11m，从实际测试的信号中清晰地看到，有桩底反射比较弱，桩混凝土的桩身阻抗大于桩端持力层的阻抗，因此桩底的反射相位与起跳峰相位一致在同相位，反射时间4.15ms，波速为4094m/s，靠近桩头位置0.7m处出现多次强烈同相反射信号，未到达桩底出现明显的同相反射信号，判定为此处出现缺陷，为Ⅳ类桩。开挖验证在0.7m处存在断裂。

D桩长度为10.5m，从实际测试的信号中清晰地看到桩底反射明显，桩混凝土的桩身阻抗大于桩端持力层的阻抗，因此桩底的反射相位与起跳峰相位一致在同相位，桩底反射时间为4.21ms，波速为4088m/s，指数放大倍数为1，为I类桩。

3．3 检测结果分析

从上面的测试结果可知，A桩与B桩都属于Ⅳ类桩，需采用静载荷试验等方法做进一步验证，观察其承载力是否符合要求。否则要经过加工处理后才能使用;C桩为为I类桩，桩底反射较为明显，桩身弹性波速与混凝土强度对应性较好，施工桩长和地质资料也比较吻合。

4 结束语

综上可知，低应变反射波法的应用取得了较好的效果，说明设计的测试方案可行。随着建筑行业的发展，高层建筑数量不断增多，结构日益复杂，作为其基础支撑，桩基的重要熊不言而喻。为确保桩基稳定可靠，需采用合理的方法对其性能加以测试。低应变反射波法具有诸多优势，但在实际应用中还需进一步完善。

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