低应变反射波法对桩体完整性检测的误判因素分析

吕航 刘力豪 肖明 胡瑶

【摘 要】文章通过工程实例探讨了测试盲区、理论缺陷、微裂缝、外界因素、有效检测深度等对于低应变检测结果发生误判的可能，并就桩基检测中容易出现误判的各种情况进行分析，总结出防止严重误判的方法。

【关键词】测试盲区；理论缺陷；外界因素

近年来，低应变反射波法因测试方便，速度快，价格较低等特点得到了广泛使用。但其本身的一些问题，如测试盲区、理论缺陷、微裂缝影响、外界因素等对最后波形产生严重的影响，最终导致对基桩缺陷的误判，给工程带来较大损失。文章就桩基检测中容易出现误判的各种情况进行分析，总结出防止严重误判的方法。

一、方法的自身问题

（一）测试盲区。低应变反射波检测法的理论假设之一是平截面假设，在实际测试中手锤对桩体表面敲击而产生的振动波实际上是个球面波，只有在桩体中传播到一定深度后才能近似地看作平面波，应力波在桩头附近产生的大量杂乱反射会大大干扰缺陷反射波的强度和形状，导致误判。

此外，敲击桩面产生的应力波在遇到缺陷后将出现上行波和下行波两种波形，应力波遇到缺陷后产生的上行反射波信号往往将被能量较大的下行主波所掩盖，故在实测信号中很难识别出桩体浅部缺陷。事实上，在大量实践中我们总结出如下经验公式见1-1、1-2，如缺陷位置满足以下条件，会使波动性状不明，表现为大振幅低频信号，很易与常见的桩体离析缺陷波形混淆，最终导致严重误判。

λ=δ·Co （1-1）

λ/△h≥5 （1-2）

上式中，λ—下行波波长；δ—应力波的周期；Co—应力波的波速；△h—桩头距离缺陷的长度。

故在实际检测中必定会有一个测试盲区，该区的深度与桩径、锤重及敲击力度、桩头表面的刚度和平整度有关。在本次研究中得到一个大致的经验公式，如桩径为Φ800，采用锤重W（g），敲击力度P（kpa），其影响深度为：△h=（1.2～1.35）d·P/W，如果一味忽视则将会导致严重误判。

（二）理论模型缺陷。基桩低应变反射波法的基本理论是一维波动方程，采用信号拟合技术。该技术由于桩土介质太复杂，并不成熟，在工程实践中，大量使用的是时域波形分析。该法是通过在缺陷反射界面处入射波和反射波幅值的变化来达到对缺陷进行判断，而在实际操作中，如果遇到波阻抗渐变的情况则无法进行评判，而阻抗渐变范围如果与反射波长的比值越小，则桩体缺陷越难判断。

（三）有效检测深度。实际上该法的检测深度是有一个上限的，并非对于任何桩长的灌注桩都可以达到通长检测的效果，其原因主要在于应力波自身的能量衰减，仪器的测试精度和性能。目前低应变有效检测长度为30倍桩径左右，特别应注意的是，如在测桩中出现有效桩长不能覆盖实际桩长时，必须采用其他方法。

二、其他因素影响

（一）土层影响。土层的影响主要是由于桩周局部硬土层与桩体紧密结合在一起，由于附著的泥土密度不一，阻抗大小也不同，造成整个桩体的阻抗变化，在反射波形的形状判读中容易与扩径或缩径的波形混淆，极易判为桩身的缺陷，实际上桩体并无扩径或缩径的问题，这样一根正常完整的桩体却被误判为桩体缺陷，导致不必要的桩体开挖修补，从而产生不必要的经济损失。

（二）桩身构造影响。钢筋的弹性模量约为C20砼弹性模量的10倍左右，应力波在钢材中的传播速度约为砼的1.5倍，混凝土桩体内有无钢筋笼对于桩体阻抗有较大的影响。按照普通的设计，一般钢筋笼的长度约为桩长的1/3左右，在钢筋笼末端位置处会出现较大的阻抗变化，对此要谨慎分析，否则极易出现误判。

（三）微裂缝影响。低应变应力波如果遇到0.01mm宽度的水平微裂缝，由于微裂缝的分隔造成桩体分离使应力波无法穿过该空格，形成与断桩相似的波形，此类缺陷可采用高应变反射波检测法。

三、工程实例分析

四川某建筑工地共有186根桩，其桩径为C30，Φ800～ Φ1200的人工挖孔灌注桩，平均桩长为26m。该工程的地质情况很差，从上到下依次为：（1）杂填土，厚0.6m；（2）砂土，厚1.2m；（3）淤泥，厚16～18m。该工程先请了当地的一家检测单位做了低应变试桩检测，结果为Ⅰ类桩有128根，Ⅱ类桩有58根，没有不合格的桩。后来业主又聘请另外一家检测单位对所有基桩进行了桩基静载荷试验，结果有18根桩不合格，达不到规定强度要求，且承载力偏低较多，平均比设计值偏低25%，其中有3根桩竟然比设计值低到40%以上，严重不符合要求，这引起了三个单位之间的争议与矛盾。

对本次结果会有如此大的误判，原因主要有以下三点：（1）第一家检测单位没有认真研究工程地质报告，对第二层与第三层之间典型的软硬土交界面附近的反射重视不够；（2）本次检测的测试盲区达3.2m，其中12根不合格的测桩的缺陷为浅部断桩，位于测试盲区内，第一家检测单位忽略了这个问题，把浅部断桩也检测为好桩，予以通过；（3）本次检测中采用的仪器精度不够，及桩侧土阻力的原因导致有效检测深度为25m，不能覆盖全部桩长30m的范围，因此有6根桩端出现严重离析问题的桩没有被检测出来。

参考文献

[1] 王登杰.反射波法低应变桩基检测探讨[J].山东大学学报（工学版），2011，25（17）：63-65.

[2] 陈万立.桩基低应变检测曲线判读的几个注意事项[J].工程与建设，2009，23（05）：683-684.

作者简介：吕航（1992.07- ），女，四川德阳人，四川理工学院土木工程学院。