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低应变反射波法在基桩检测中的应用摘要:低应变反射波法是测定混凝上基桩完整性的一种检测方法，对保证整 个工程建设的平安稳定起着十分重要的作用在各种检测方法中,反射波法目前 应用最广泛、使用最便捷，理论与实践开展也比拟成熟，有比拟先进的仪器设备及 应用分析软件本文就低应变反射波法在基桩检测领域中的应用进行了分析关键词：基桩检测；反射波法；原理；完整性低应变动力检测技术是20世纪60年代由美、日、加等国运用地球物理 勘探的纵波浅层反射法配合高分辨率的野外数据采集系统和数据电算处理技术， 以电子检测技术和结构动力学分析为基础的一种新兴的检测方法我国开展低应 变反射波法动力测桩技术研究始于70年代,经过不断的开展完善，其现场检测、波 形分析、桩身完整性判断等各方面都比拟成熟1、低应变反射波法的基本原理低应变反射波法是以一维波动方程为理论基础将桩身假定为一维弹性杆件, 当桩顶受到一激振力后,产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身的波阻抗Z发生 变化时，应力波在桩身的传播将产生反射、透射和折射两种波阻抗差异越大，纵 向应力波反射的能力越强，透射的能力越差反射的相位和幅值大小由波阻抗Z 变化决定安装在桩顶上的传感器，将接收桩身各个波阻抗Z变化界而处反射上 来的信息，根据这些信息进行分析，可对桩身完整性质量进行分析判断。

在基桩某一个波阻抗变化界面处,假设界面上部波阻抗Zl=plClA1,下部波 阻抗Z2=p2c2A2波阻抗之比V=(plClAl)/(p2C2A2)(l)⑴当时，分为两种情况:①假定桩身截面积不变，即A1=A2,那么plCl>p2c2, 说明在桩身相应位置混凝土质量较差，发生了离析或断桩，反射波和入射波同相 位②假定桩身材料的性质不变，即p1Cl=p2c2,那么A1>A2,也就是说桩身的截面 发生了变化,在桩身相应截面发生了缩颈，反射波和入射波同相位2)当牛<1时，分为两种情况:①假定桩身截面积不变，即A1=A2,那么 plClvp2c2,说明应力波由软材料向硬材料方向传波②假定桩身材料的性质不 变，即plCl=p2c2那么AKA2也就是说桩身截面发生了变化,在桩身相应位置发生 了扩颈或桩底嵌固的情况，反射波和入射波反相位当桩身存在缺陷时，根据接收到的缺陷反射波时刻与桩顶锤击触发时刻 的差值和桩身传播速度C来推算缺陷位置LxLx=AtxC/2 (2)2、实测缺陷波形分析⑴浅部扩颈，波形如图1所示图1浅部扩颈波形桩长40.50m,桩径1.00m,C30初步判断浅部扩颈后经开挖验证,桩顶下2.2〜 3.4m出现扩颈。

2)离析，波形如图2所示图2高析波形桩长18.5 m,桩径1.00 m, C30o取地质条件、设计成型、成桩工艺、混 凝土标号相同的桩底反射信号明显的5根I类桩的平均波速，如表1所列表1平均波速m/s根据平均波速3855m/s初步判定桩顶下4.9m处严重离析后经取芯验证, 在5.0m处开始严重离析，缺陷芯样长度为82cm,芯样为砂浆，无粗骨料⑶低频大信号，如图3所示图3低频大信号桩长14.6m,桩径0.50m,C15该桩检测出的波形为底频大信号，初步判断 为浅部严重缺陷后经验证在桩顶下1.2m处断桩4)桩底没入岩，波形如图4所示图4桩底没入岩波形桩长22.0m,桩径1.25m,C30,嵌岩桩取地质条件、设计成型、成桩工艺、 混凝土标号相同的桩底反射信号明显的5根％类桩的平均波速，如表2所列表2平均波速m/s按波形图中设定的桩底位置，根据施工单位提供的桩长22m,计算得出的 波速为3934m/s,与平均波速很接近，根据所测波形结合地质情况初步判定为桩端 没入岩后用钻芯法验证桩端入岩情况，桩端没有入岩3、低应变反射波法检测分析3.1 现场桩头的处理在现场信号采集的过程中，桩头的处理是非常关键的一步。

由于桩头处理 得不好，往往不能采集到理想的信号桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面 为止,粘接传感器和进行激振的位置要尽量打磨平整、处理干净，不能破碎,不要有 杂物和水最常见的情况就是桩头的浮浆清理不彻底，采集到的信号都不理想，往 往在信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲，不能客观地反映桩身的完整性情 况另外在锤击的过程如果出现将敲击处混凝土敲破碎的情况，应重新打磨一个 平整的激振点3.2 传感器的选择及安装在现场检测过程中选用速度传感器和加速度传感熔进行比照检测选用 速度传感器采集的波形曲线，对浅层缺陷反响不是很明显，而选用高灵敏度加速度 传感器测试所采集到的波形曲线，没有振荡,并且缺陷反响明显对实心桩，传感器 安装位置宜为距桩中心2/3半径处;对空心桩,激振点与传感器安装位置宜在同一 水平面上，旦与桩中心连线形成的夹角宜为90&,传感器安装位置宜为桩壁厚的 1/2处耦合剂可选用粘性好的黄油、牙膏等，保证传感器与桩头粘接牢固、密贴、 无气泡，传感器纵轴应安装垂直传感器安装不牢固会导致波形杂乱、振荡明显, 不利于对基桩的分析判断3.3 激振设备的选择低应变动力检测在桩顶实施激振的设备一般为手锤或力棒，敲击桩顶时 点击引起质点震动形成波动传播，在桩头附近可近似认为半球面波，远离桩头后可 近似为平面波，由于检波器接收的是平面波，在桩头附近就会形成测试“盲区因 此为了能够有效的识别浅层缺陷，应提高激振脉冲波频率以提高分辨率，同时尽量 保证弹性波的垂直传播，减少浅部折射损失，所以发现浅层部位信号异常时，应用 小钉锤进行激振,可更清楚地识别浅层缺陷的程度和位置。

对较长桩的检测应用 力棒或铁球进行激振，因其能量大、脉冲宽、频率低、衰减小，适用于桩底及深部 缺陷的检测3.4 波形分析在对波形进行分析判定时应结合地质资料及施工记录等相关资料进行综 合分析应力波在桩身传播过程中，不仅受到桩身波阻抗变化的影响，还受到桩周 地质情况变化的影响如当桩周土从较硬土层变化到较软土层时，波形曲线会产 生类似缩径的反射很多缺陷都产生在有水的软弱地层或地层变化的地方，如不 考虑地质变化的影响容易对基桩产生误判当桩底反射信号不明显时可进行适当 的指数放大,但放大倍数不应过大否那么易使波形失真对采集的原始信号进行适 当的滤波，可以将测试信号中无用成分的波滤除掉，便于分析判断值得注意的是 低通滤波频率上限选择过低，容易掩盖浅层缺陷，导致漏判桩身缺陷4、结束语综上所述，应用基桩低应变动力检测法检测桩基础的成桩质量简变、快 捷可以在较短的时间内完成大量而且复杂的的工作，是微波电子检测技术与电子 计算机技术在土建工程实际应用取得良好效果的乂一典范参考文献：［I］张冬美，低应变反射波法在桩基检测中的应用［J］山西建筑，2010.02［2］陈晓萍，低应变反射波法在基桩检测中的应用［J］科学之友（学术版）， 2006.03注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。