影响反射波法桩基检测准确性的因素研究

陈俊源

摘要：桩基无损检测主要采用反射波法，可有效检测桩基完整性，预防桩基施工过程中存在缺陷，保证工程施工的质量及安全性。但在实际工程应用中，检测会受到多种因素的影响，降低检测的准确性，因此，桩基检测中，对反射波检测准确性影响因素的分析十分必要，文章中，重点研究了影响检测准确性的因素。

关键词：低应变反射波法；桩基检测；准确性

桩基工程属于地下隐蔽性工程，施工时，比较容易出现缩径、扩径、离析、断桩等问题，降低工程质量，如不能及时发现，影响工程使用的安全性。反射波法为桩基完整性检测的主要方法，对桩身存在的各种缺陷均可准确的检测出，但由于施工现场环境复杂，桩基检测会受到一定的影响，影响检测的准确性，降低桩基缺陷的发现率，对此，对影响桩基检测准确性因素的分析有着十分重要的现实意义。

1.传感器粘结剂的影响

采用反射波法进行桩身完整性检测时，需要在桩顶处安装传感器，二者之间通过粘结剂粘结固定，橡皮泥、黄油、石膏等为常用的粘结剂，利用传感器测得的响应，判定桩基的完整性。实际上，粘结传感器是一种粘弹性材料，本身具有一定的刚度，在传感器一粘结剂一桩系统的联结方式中，所测得响应与传感器一桩系统的完全刚性联结有所不同，但在实际工程检测中，工作人员忽略了粘结剂厚度、材质对检测准确性的影响，认为桩顶响应既是传感器测得的响应，进而引起桩基完整性判断失误。

在反射波法检测中，通过桩顶响应检测结果，建立相应的桩顶速度响应曲线，分析幅值、相位、到达时间等，从而准则的判断出桩长、桩身缺陷、缺陷位置等，可以说在反射波法检测判断中，最为主要的依据就是桩顶速度响应曲线。完整工况时，桩顶速度响应曲线受粘结性影响主要表现在激振脉冲信号和桩尖反射信号之后，出现比较多的振荡，程度也不相同，而且振荡随着时间的延长而减弱，由此可知，粘结剂的弹簧参数变大时，振荡周期会逐渐的减小，桩顶速度波所受到的掩盖减少，在激振脉冲信号振荡的影响下，桩身浅部缺陷的判断可能会出现失误，再加上桩尖反射信号时，桩长的判断可能会出现失误；而当粘结剂的粘壶系数降低时，振荡的幅值及时长都会增加，但不会影响振荡周期，从而导致桩身完整性的判断出现失误。缺陷工况时，如果粘结剂弹簧系数减小，桩基缺陷判断的难度将会显著的提升；粘结剂粘壶系数降低时，振荡的幅值会发生变化，但并不会影响振荡周期，而粘结剂粘壶系数增大时，振荡会出现迅速的减小，增加判断桩基缺陷的准确性。

2.外力作用的影响

采用反射波法检测桩基完整性时，检测结果会受到传感器安装成功与否的影响，因此，现场检测过程中，工作人员会采用多种方法加固传感器与桩顶的联结，从而使检测的结果更为准确。人为压力压住传感器为常用的加固方法，尽管此种做法的目的是增加联结的稳固性，但此种方法是否能够真正的提升检测的准确性，尚缺乏足够的证据证明。此外，桩周土对波形分析也会产生一定的影响，桩顶产生应力波之后，在向桩底传输并且由桩底反射回来时，能量及幅值会逐渐的降低，通常情况是应力波尚未达到桩底或是由桩底尚未返回桩顶时，能量已经全部消失，由此一来，导致桩基完整性的检测正确性受到影响。

桩基检测信号会受到激振设备锤头材料、冲击能量、接触面积等多方面的影响，在分析施加外力作用对检测准确性影响时，应充分的考虑这些影响因素，第一，激振脉冲前施加外力作用的影响，当锤头的材料过硬时，会将高频脉冲波激发出来，由此，缺陷处的分辨率可有效的提升，从而提升检测的准确性，但高频波衰减的比较快，桩长比较长时，桩底反射信号获得难度比较大。通过对比刚性联结情况、无外力情况可知，粘结剂引起的振荡在激振脉冲前施加外力作用下会出现降低，而且压力越大时，振荡越趋近于消失，从而提高判断的准确性。第二，激振脉冲后施加外力作用的影响，冲击能力会出现提升，假设施加外力不会影响粘结剂，当施加的外力越大时，振荡幅值增加，振荡周期并不受影响，当施加外力变化幅度越大时，变化周期越短，速度输出曲线偏移的量越大。尽管速度输出曲线会受到激振脉冲后施加外力作用的影响，但影响比较小，检测的准确性并不会受到影响。第三，综合外力作用的影响，上述两种情况为单一情况下的影响，将二者结合到一起时，如果激振脉冲前施加外力压力增加，振荡周期会逐渐的减小，并加快衰减速度，振荡时长并不会受到影响，并且在缺陷工况下，当施加外力的作用越大时，桩基缺陷判断的准确性越高。

3.拾振器安装位置的影响

在反射波法中，桩顶受到激振锤锤击之后，下行的弹性波会产生在桩身中，弹性波向下传播时，如果桩身存在缩径、扩径、离析等缺陷时，截面会产生变化，进而对弹性波产生阻抗，产生部分反射，剩余部分达到桩底之后再反射。桩顶速度响应曲线会体现出桩身不同位置发生的反射，通过分析反射波的相位、幅值等，判断出桩身具体的缺陷类型。当桩身的局部存在缺陷时，拾振器安装位置不同，桩顶测试曲线也会受到不同的影响。

利用反射波法检测桩基完整性时，需要安装拾振器，而安装位置会对检测的准确性产生影响，通过相应的计算之后，将拾振器安装在桩顶不同的位置，分析其对桩顶速度响应曲线的影响，进而对缺陷反射信号的程度进行判断。在桩身浅部缺陷检测中，如果缺陷位置与桩顶之间的距离为6米时，测试点的不同位置会对速度响应曲线产生不同的影响，当测试点的位置恰好在缺陷正上方时，桩底翻身信号的幅值相对于激振脉冲最小，综合多点测试结果可知，当测试点位于缺陷位置的角度等于或略大于90°时，桩身特征发射信号最容易获得，而且准确性最高。在桩身深部缺陷检测中，如果缺陷位置与桩顶之间的距离为14米，而测试点位置位于缺陷正上方时，反射波曲线中桩底反射并不明显，而其余位置均比较明显，与入射波相比，奇数次桩底呈现出相反的特征，偶数次桩底反射与之相同，综合多个测试点位置的曲线可知，测试点位置位于缺陷正上方时，发现反射信号的难度比较大，易出现判断失误。

4.结语

桩基完整性检测是工程施工中重要的一环，通过检测结果，发现桩基存在的缺陷，进而有针对性的改进，保证工程施工的质量。通过上述分析可知，利用反射波法检测桩基完整性时，检测准确性易受传感器粘结剂、拾振器安装位置等因素的影响，检测时应尽量规范，避免检测结果受到影响，提升检测的准确性。