低应变法在建筑桩基检测中的应用

【摘要】通过对低应变反射波法检测原理的阐述，结合工程实例，对桩身四种完整性类别曲线特征进行了分析，总结了低应变法检测桩基时的关键问题，为以后同类别的检测工作提供参考。

【关键词】桩基础;桩身完整性;低应变法

1、低应变法检测原理

目前桩身完整性检测的方法有多种，包括低应变反射波法、声波透射法、钻孔取芯法等。低应变反射波法是通过对桩顶施加振动载荷，采集桩体振动的速度、加速度等信息数据，再利用波动原理对结果进行判断分析，以达到对桩基施工质量的判断。该方法设备简便、方法快速、费用低、结果比较可靠，是普查桩身质量的一种有力手段，因而广泛应用于房屋建筑工程桩基检测。

低应变反射波法的理论基础以一维线弹性杆件模型为依据，当在桩顶施加一激振后，弹性波沿桩身传播的规律服从一维波动方程，弹性波在传播过程中会对桩身阻抗（z=ρVA）的变化做出响应，假设桩身由A1、E1、ρ1、v1变为A2、E2、ρ2、v2，根据平面弹性波传播理论，在波阻抗差异（如桩截面变化，桩身密度变化等）的界面处将会产生波的反射、透射现象。利用这一特征，可判断桩身的缺陷。主要的反射特征有以下两种：

（1）同向反射：桩身缩径、夹泥、胶结较差、胶结差、蜂窝、麻面、断桩等。z2=ρ2V2A20，反射波与入射波同相。

（2）反向反射：桩身混凝土强度局部高、扩径等。

z1=ρ1V1A1

根据上述原理，在桩顶安装传感器，通过锤击产生激振信号，用动测仪获取应力波在桩身中传播后反射至桩顶的信号，根据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，结合工程地质资料及桩基施工记录等，推定桩基的完整性。

2、工程案例

2.1 桩身为I类的低应变实测曲线

图1为长沙市某小区40号人工挖孔灌注桩的低应变曲线，采用武汉岩海公司研制的RS-1616K（S）基桩低应变仪进行检测。该桩施工桩长为11.04米，桩径为1500mm，混凝土强度等级为 C30，桩端持力层为强风化板岩。

从图 1 曲线可以看出： 图中无缺陷反射波或其他因桩身截面变化产生的反射波，有桩底反射信号，且桩底反射为正相，桩底岩质与桩身混凝土阻抗相差较大，符合低阻抗同相反射的原理，波速取值为3833m/s，在正常范围内。故综合判定该桩完整性类别为Ⅰ类。

2.2桩身为II类的低应变实测曲线

图2为某小高层247号人工挖孔灌注桩的低应变曲线，该桩施工桩长为11.00米，桩径为1800mm，混凝土强度等级为 C45，桩端持力层为中风化板岩。

从图 2 曲线可以看出： 图中有一处轻微缺陷反射波，桩底反射信号不明显，分析原因是岩层阻抗与桩身阻抗接近，波速取值为3906m/s，在正常范围内，故综合判定该桩完整性类别为II类。

2.3 桩身为III类的低应变实测曲线

图3为某小高层10号长螺旋桩的低应变曲线，该桩施工桩长为10.00米，桩径为350mm，混凝土强度等级为 C30，桩端持力层为粘土层。

从图3 曲线可以看出： 在4.71m处存在明显缺陷，桩底无反射信号，分析原因是反射波已经在缺陷处衰减为零，故综合判定该桩完整性类别为III类。

2.4 桩身为IV类的低应变实测曲线

图4为某小高层7号长螺旋桩的低应变曲线，该桩施工桩长为9.98米，桩径为350mm，混凝土强度等级为 C30，桩端持力层为粘土层。

从图4曲线可以看出： 在1.95m处，存在严重缺陷，且桩身存在周期性缺陷反射波，桩底没有反射信号，分析原因是反射波已经在缺陷处衰减为零，故综合判定该桩完整性类别为IV类。

結语：

本文工程案例表明，低应变法最关键的是分析反射波对高低阻抗的变化规律，首先应正确判断桩底反射，当桩底地层阻抗比桩身大时，反射波波形与入射波反相，反之同相，若桩底无反射波或反射不明显，就应重点考虑桩身是否存在严重缺陷反射，再考虑桩底岩层阻抗是否与桩身阻抗接近;其次是分析2L/C时刻之前是否有缺陷反射波，其反射波是轻微、明显还是周期性反射。另外还要注意当地质条件复杂且变化大时，反射波容易因土体阻抗变化引起反射而产生误判，因此低应变法检测桩基时应充分结合工程地质资料，必要时还应采用钻芯法予以验证。

作者简介：

杨忠（1988-），男，本科，工程师，主要从事地基基础检测与研究工作。