低应变反射波法在桩基检测中的应用

黄小兵

摘 要：本文结合工程实例主要阐述了低应变反射波法在桩基检测工程中的应用。对同一桩分别进行低应变反射波法和钻芯法检测，对结果进行对比分析。证明了该方法是桩基完整性检测的一种行之有效的方法，其准确、快捷、无损等优点，具有广泛的应用前景。

关键词：桩基检测；低应变反射波法检测；钻芯法检测

中图分类号：TU473 文献标志码：A

1 低应变反射波法检测原理与完整性判定

1.1 检测原理

通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（C2 = E/ρ），广义波阻抗为Z=AρC，推导可得桩的一维波动方程：

?2u/?t2=C2?2u/?x2-R/ρA

假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z1）进入介质II（阻抗为Z2）时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令桩身质量完好系数β=Z2/Z1，则有：

Vr=Vi×（1-β） /（1+β）

Vt=Vi×2/（1+β）

缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定：

Lx=C×tx/2

检测仪器设备现场联接示意图如图1所示。

1.2 完整性类别判定

入射波沿桩身传播，遇到桩身阻抗变小的情况（相当于有缺陷），反射波和入射波同向，通过反射波的幅值判定缺陷的程度；遇到桩身阻抗变大的情况，反射波和入射波反向，这种情况一般是扩径或者桩已经入岩。当桩身波阻抗大于桩端岩面阻抗时，桩底同向反射信号明显；当桩身波阻抗小于桩端岩面阻抗时，桩底将会出现明显的类似扩径的反向反射信号。

根据波形数据结合地质、设计资料、成桩工艺等可以将桩身完整性分为I类、II类、III类、Ⅳ类。具体见表1。

2 工程应用实例

图1、图2为某住宅小区108#桩低应变实测波形曲线，该桩设计桩长为12.66m，桩径1.2m、设计桩身混凝土强度等级C35。图3为该桩的钻芯芯样照片。

从图2实测波形曲线可以看出：2L /C时刻前无同向反射波，桩底反射明显，桩身完整性好，桩身完整性为I类。

从图3芯样照片可以看出：桩身完整性好，桩底为中风化岩。

（2）图4为某住宅小区93#桩低应变实测波形曲线，该桩设计桩长为20.44m，桩径1200mm、设计桩身混凝土强度等级C35。图5为该桩钻芯芯样照片。

从图4实测波形曲线可以看出：约8.3m处有轻微缺陷反射波，桩身完整性为II类。

从图5芯样照片可以看出：约8.4m～8.5m处有轻微蜂窝，桩底为中风化岩。

（3）图6为某住宅小區76#桩低应变实测波形曲线，该桩设计桩长为18.81m，桩径1.2m、设计桩身混凝土强度等级C35。图7 为该桩钻芯芯样照片。

从图6实测波形曲线可以看出：约7.5m处有明显缺陷反射波，桩身完整性为III类。

从图7芯样照片可以看出：约7.4m～7.7m处芯样较破碎，桩底为微风化岩。

检测结果对比：103#桩低应变检测结果桩身无缺陷反射，其钻芯芯样照片也比较完整无蜂窝等缺陷；93#桩低应变检测结果约8.3m处有轻微缺陷反射，其钻芯芯样照片显示在约8.4m～8.5m处有轻微蜂窝麻面；76#桩低应变检测结果约7.5m处有明显缺陷反射，其钻芯芯样照片显示在约7.4m～7.7m处较破碎。

结语

随着人类的进步、社会的发展，国家基础建设也迅速发展，基桩越来越多的应用到各种建设工程上，相应的桩基检测方法得到广泛的应用。本文主要介绍低应变反射波法在桩基质量检测中的应用，通过和钻芯检测进行对比可以看出低应变反射波法检测桩身完整性作为一种非破损方法，其检测结果和钻芯法的大致一致。由于其快捷方便、无损、成本低、检测结果较可靠等优点，这种方法在近些年得到极大的推广，深受广大检测工作者的喜爱。

参考文献

[1]罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]陈凡，徐天平.桩基质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

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[4]《桩基工程手册》编委会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社， 1995.