低应变在建筑桩基完整性检测中的应用

何加 朱振翔

【摘要】在社会经济的高速发展的今天，建筑行业的发展显得尤为重要。稳固的建筑可以促进城市的快速发展，微城市未来更好的经济提供了保障。在建筑工程中，桩基是最常见的基础类型，是地下隐蔽工程，一般情况下成桩质量不易控制，经常会出现质量方面的问题。桩基的质量检验水平直接关系到建筑结构的安全问题。因此，对桩基完整性进行尤为重要。在桩基完整性检测的方法有很多，其中包括静载试验法、钻芯法、反射波法、高应变法、声波透射法、低应变动测法、超声检测法等。其中低应变反射波法就是一种应用十分广泛的检测方法。本篇文章介绍了低应变反射波法的工作原理以及在桩基完整性检测中的应用。

【关键词】低应变反射波法；检测方法；

1、低应变反射波法概述

低压变反射波法是指在桩顶施加一个动态力（动荷载），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩土系统在动态力的作用下产生动态响应通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。反射波法，对被检测的单桩均应进行二次以上重复测试；低应变检测是从事岩土工程检测、结构检测、工程物探、工程测绘、房屋质量检测、室内环境质量检测、环境化学检测、环境工程、安全评价、水务设计与建设行业、水利水电行业、铁路、公路交通行业、化工、市政等行业岩土工程、地质灾害、环境保护相关的技术服务、咨询、开发工作，以及与上述业务相关的延伸业务。

低应变反射波法以一维波动理论为理论基础，主要功能是检验桩身结构的完整性，如桩身缺陷位置判断、施工桩长校对和混凝土强度等级定性估计等。通常反射波法是根据缺陷反射波的相位，应力波通过桩阻抗变化界面时，一部分应力波产生透射向下传播至桩端，在桩端处又产生反射，从曲线形态特征可以判断阻抗变化位置或校核桩长。由安装在桩顶的加速度或速度传感器，接收反射波信号，由平均波速大小估计混凝土的强度等级。我们只要对缺陷反射波的曲线特征进行深入分析，视桩周土对桩的支承作用于为桩底一作用力，由测桩仪进行信号放大等處理后，得到加速度及时程曲线，通过频域分析和时域分析来判定桩体的缺陷类型。对各种可能形成缺陷的地质、施工环节进行研究，做出具体缺陷种类的判断，这样有利于对缺陷的检测与施工。

2、低应变在桩基检测中的应用

随着建筑事业的迅速发展，桩基已成为建筑行业的基础形式，在施工过程中广泛应用于高层建筑、桥梁、港口、核电站工程的地基处理中。桩基工程受很多因素的影响具有复杂性，桩基检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节。桩基的施工受岩土工程条件、桩土体系相互作用、基础与结构设计等，只有提高桩基检测工作的质量和检测的准确性，才能确保桩基工程的质量与安全。在建筑工程中，桩基工程是当下使用最广泛的施工基础设施，桩的施工还具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难。科学正确的桩基检测方法可以确保建筑工程的质量控制，准确的基桩检测数据也是今后对工程进行评价的关键数据。因而桩基工程检测技术也就成为一个热门而得到广泛重视。

2.1工作原理

桩基动力检测桩基动力检测技术包括静载检测法、高应变法、低应变法和反射波法等。低应变发工作原理是作用在桩上的能量较小，仅能使桩土间产生微小扰动。低应变反射波法以一维波动方程为理论基础，一般情况下我们可以将桩视为一维弹性杆，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身进行传播时，界面和桩底面等波阻变化处形成抗波的一个界面，产生了反射波和透射波。根据一根桩不同阻抗变化界面其反射波的时域和频域曲线的不同特征，如当反射波与入射波同相位，则反射为缺陷类反射，可以判断为桩身缺陷，然后根据单桩反射时间结合下式检验桩长、及判读缺陷位置。判别桩身完整性，应该从几方面综合考虑。当反射波与入射波反相位，则反射为良性反射。通过这些来评定桩身质量。基桩完整性的反射波法检测是建立在一维波动理论基础之上首先结合施工工艺、地质报告分析缺陷可能性。

2.2检测设备及应用

在低应变检测中，对于低应变检测过程中不同长度、桩径、刚度的桩，它们的频率响应是有差异的，较常用的传感器有速度计和加速度计两种，传感器安装对测试结果影响较大，对于桩浅部缺陷检测时，反射波频率较高，这样就要提高采样速度和频率范围。速度计适用于大直径、长桩，可避免速度计在接收大能量激励信号时产生过载而导致信号阻塞。一般情况下，对短桩及缺陷部位较浅时，宜选用铁锤提高脉冲频率。激振能量要适当，激振脉冲频率要适中。对于深部缺陷及深部桩底反射信号时，宜选用尼龙、木锤等。对于桩深部缺陷检测时，为保证在允许采样点数范围内采集到桩底反射，应降低采样速率和，由于锤击能量大，脉冲频率低为避免高频信号干扰，采样频率范围应适当缩小。通常加速度计适用于检测小直径、短桩、浅部缺陷，确保采集到浅部缺陷减少盲区。在使用时应视具体场合、情况合理选用。这样正确选择采样频率、滤波频率等是得到桩完整波形和桩底反射的关键。传感器的安装应在半径2/3处，并且远离钢筋5cm。安装前应凿去桩头浮浆，耦合剂选用胶、黄油。快干石膏等，可以除传感器自振信号叠加影响。

3、当前桩基检测工作中存在的问题及解决措施

3.1检测的市场行为不规范

由于检测市场不规范，一些地区搞地方保护主义，垄断经营，阻止外地检测队伍的进入，妨碍了技术进步和检测质量。一些单位在检测工程中，现场数据采集不认真，数据资料处理草率，甚至冒用检测人员或技术负责人签名，引用的资料不全，数据不准，结论简单或结论含糊，静载试验的内容与执行的规范不符， 在技术装备上，甚至连计量器都不能进行定期标定。措施：各级政府落实到具体的管理部门，明确专人负责，结合各地的实际情况，加强检测单位的内部管理工作。各项管理工作要落实到检测工作的各个环节。相关部门制定切实有效的管理办法，要格执行国家及省的有关规定， 按国家现行规范规程进行检测所有的桩基工。

3.2检测单位管理不严格

有个别单位还出现出卖资质或与不具备检测能力的单位、个人联营，或将盖好章的空白检测报告交给无资质方使用的现象，。档案管理上，有少数单位根本就没有专门的的办公场用来存放档案。一些单位缺乏法律意识和责任意识，一些单位没有相对应的管理机制，对人员的管理没有约束力，管理人员也缺乏相关的法律知识。措施：加强质量监督。积极鼓励桩基检测单位行计量认证和ISO质量体系的贯标工作，建立健全行之有效的检测质量保证体系。

3.3检测成果不够精确原始记录潦草且涂改严重，观测时间不充分，基本值判断不准。低应变检测采集的曲线一致性差，分析时选用的参数不合理或过于简单；一些单位没有编制相关的检测方案或检测方案过于简单、不能对整个检测过程起到指导作用。一些单位没有档案存放设施，资料杂乱、混装，没有按照“一个工程一份档案”的要求装订成册。措施：从现场检测、数据分析整理、直到出具检测报告，都应有专人负责，哪一个环节出问题，就追究谁的责任，确保检测报告客观、真实、科学、可靠。建设行政主管部门要依法行政，切实加强质量监督，特别是加强对强制性标准执行情况的检查。

参考文献：

[1] 张冬美. 桩基低应变检测波型分析及桩身完整性判别 [J].山西建筑.2010年第06期

[2] 周万重.低应变技术在建筑工程中的应用.江西建材.2013

[3] 李雷雷. 低应变反射波法在桩基检测中的应用 [J].港工技术.2012年第02期