嵌岩桩桩底反射的正确辨认

嵌岩桩低应变反射波法检测工程实例分析摘要：利用低应变反射波法对桩的完整性进行检测能达到较高的检测精度，便于对桩基的整体质量做出及时可靠的分析和判断，进而确保桩基工程的质量。

但是该检测方法在实际应用的过程中也存在着诸多问题，如实测曲线的特点很容易受到多方面因素的影响等。

本文结合工程实例，对嵌岩桩低应变反射波检测法进行了分析和研究。

关键词：嵌岩桩；低应变反射波法，检测；工程实例近几年，我国工程建设行业取得了十分迅速的发展，桩基础也越来越多地应用于铁路桥梁、高层建筑等重要基础工程的建设中，成为我国工程建设领域不可取代的一种基础类型，一旦桩基质量出现问题，就会对工程整体结构的稳定性和安全性造成严重影响，因此，有必2.3离析桩离析是桩基工程中较常见的缺陷，桩的实测曲线波形特点主要是在问题部位会产生和激振脉冲同相位的反射波，反射波波速与完整桩的反射波波速相比要低，通常情况下会小于完整桩波速300～500m/s，若遇到离析问题比较严重的情况，反射的波峰值变化则会更加复杂而无规则，多种信号相互干扰叠加，缺陷反射波宽度大，波形向上漂移，反射波能量衰减快，无桩底反射波。

图5是东江凤凰城幼儿园28#桩的实测曲线，桩径1.2米，桩身设计强度C30，桩端持力层为中风化砂砾岩，实测波速3500m/s，波速明显偏低，桩底4.8米～5.81米处缺陷反射波与桩底反射波相互干扰叠加，桩底反射波不明显，缺陷反射波宽度大，波形向上漂移。

分析判断该桩4.8米左右有明显缺陷，分析判断属Ⅲ类桩。

图6是钻芯结果，该桩0米～3.36米，3.63米～3.91米处砼芯样连续、结构基本完整、呈短柱状，胶结差、局部粗糙、骨料分布基本均匀、芯样侧面存在蜂窝麻面，3.36米～3.63米、3.91米～5.9米处松散，钻进困难，两孔钻芯结果一致，钻芯结果判定该桩桩身完整性属Ⅳ类桩。

钻芯结果比低应变反射波法检测结果更严重。

2.4嵌岩桩桩底有同向反射信号的完整桩。

摩擦桩,嵌岩桩,支撑桩的区别摩擦桩，嵌岩桩，支撑桩的区别：原来桩只分为支撑桩和摩擦桩，后来才有嵌岩桩。

如果桩穿过并支撑在各种压缩土层时，主要依靠桩侧土的摩阻力支撑垂直荷载，这样的桩就称为摩擦桩。

主要用于岩层埋置很深的地基。

桩穿过较松软的土层，柱底支撑在岩层或硬土层等实际非压缩土层时，基本依靠柱底土层抵抗力支撑垂直荷载，这样的桩称为嵌岩桩。

嵌岩桩承载力较大，较安全可靠，基础沉降也较小。

支撑桩我感觉可理解为嵌岩桩！所谓支承桩是指桩端进入桩基持力层，进入持力层的深度根据设计要求或按规范要求。

嵌岩桩是指桩端嵌入岩面的桩基持力层，因根据设计要求，如穿过强风化、弱风化、岩面嵌入，与岩层紧密结合，形成嵌岩桩。

摩擦桩通常只考虑桩侧摩阻力D*H*τ；狭义的端承桩就是只考虑桩端反力的作用即A*σ；而嵌岩桩除了要考虑A*σ，还要考虑桩侧摩阻力D*H*τ。

有了这个计算原则，就可以判定桩的设计类型了，如果桩周约束很强，且桩底支承很差，那就是摩擦桩了；反之是端承桩；介于之间的按嵌岩桩设计！1、属于哪类桩：关于桩的承载类型，在新的桩基规范（JGJ 94—2008）中第11页，第3.3.1.1条“按承载性状分类“中有明确说明（与老规范第3.2.1.1条相同）；对于嵌岩桩，至今我还没有看到比较明确的界定。

JGJ 84—92标准中说：桩的下部有相当一段长度浇筑于坚硬岩层中的钻孔灌注桩；刘金砺在他的著着中认为是：桩端穿过土层嵌入基岩中的桩,在老桩基规范第3.3.4条和新的桩基规范第13页第3.3.3.6条中有一些相关内容。

从以上来看，总的概念就是：桩端穿过土层嵌入基岩中的桩就是嵌岩桩。

对此我有不同看法，我在和老桩基规范主要起草人、嵌岩桩的主要研究者黄求顺先生面对面的讨论嵌岩桩的有关问题时，也讨论过这一问题。

2、施工桩基的实际承载类型，还要结合施工实际情况确定，不能简单套用规范。

例如：人工挖孔桩有护壁的桩段就不能计算摩阻力；岩体不完整的桩段嵌岩摩阻力要适当折减；有新近填土或未固结土的桩段还要计算负摩力等等。

人工挖孔嵌岩桩检测岩土二班刘思炎学号20070110710 随着我国国民经济快速增长和人民生活水平的提高，无论是办公条件还是住房需求都向高层发展，因此许多大中城市的高层建筑拔地而起。

在地质条件良好的情况下，绝大多数高层建筑首选基础形式为人工挖孔桩，因为人工挖孔桩桩径大，桩端可扩孔至桩径的1.3~3倍，通过风镐或爆破使桩端嵌入中风化或微风化基岩中1~3倍桩径的深度，单桩承载力特征值在1.5×104kN~2×104kN，甚至更高。

人工挖孔桩的应用使得检测其承载能力等各方面质量有着重要意义，作为学生从事现场经验很少，那么借鉴有经验者的实验结果作为参考成为很好的途径。

以下为从网络搜集的切实可行的人工挖孔嵌岩桩的检测方法，希望能在搜集资料的过程中有所得。

工程桩应进行承载力检验是现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）和《建筑地基础设计规范》（GB50007-2002）以强制性条文的形式规定的；桩身完整性检测和单桩承载力检测是GB50202质量检验标准中的2项主控项目。

行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）3.3.5条文中也规定了工程桩竣工验收前要进行桩身完整性检测和单桩竖向承载力检测。

也就是说，必须提交桩身质量合格、单桩承载力满足设计要求2项主要内容的检测报告，这样的桩基工程竣工验收时才能评定为合格工程。

但是目前由于做承载力检测费用较高，因此仍有不少人工挖孔桩只做低应变桩身完整性检测，不愿做单桩承载力检测，这将在某种程度上给建筑工程留下隐患。

目前桩基检测市场进行单桩承载力的方法大致有以下4种。

静载荷试验根据JGJ106-2003中3.3.5条规定，应采用单桩竖向抗压承载力静载试验进行验收检测，但是人工挖孔嵌岩桩单桩承载力很高，无论是做锚桩反力静载试验还是做堆载反力静载试验，其费用都较高，建设方或开发商都很难接受。

在设备或场地条件受到限制无法进行单桩承载力检测时，可以在场地上选1个小直径桩或在4根工程桩中间设计1根小直径模拟试验桩做静载荷试验，用其试验结果来推算其他大直径桩的承载力。

桩基础检测常见问题解答，很详细！常用的桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。

在桩基检测中，各个检测手段需要配合使用，利用各自的特点和优势，按照实际情况，灵活运用各种方法，才能够对桩基进行全面准确的评价。

在检测中我们常会遇到各种问题，以下列出常见30个问题。

1.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：当设计有要求或满足下列条件之一时，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：（1）设计等级为甲级、乙级的桩基；（2）地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；（3）本地区采用的新桩型或新工艺。

检测数量在同一条件下不应少于3 根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50 根以内时，不应少于2 根。

2.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：（1）施工质量有疑问的桩；（2）设计方认为重要的桩；（3）局部地质条件出现异常的桩；（4）施工工艺不同的桩；（5）承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩；（6）除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。

3.混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合那些规定？答：混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：（1）柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1 根。

（2）设计等级为甲级，或地质条件复杂。

成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20 根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10 根。

注：a.对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。

抽检数量不应少于总桩数的10%。

b.地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10 根。

低应变反射波法在嵌岩桩桩身质量检测中的应用摘要：低应变反射波法是工程桩检测中常用的检测方法，具有操作简单、费用低廉、效率高等优点。

本文对低应变反射波检测原理进行了详细的介绍，并结合两个工程实例，分析了低应变反射波法在灌注桩桩端性状检测中的应用，旨在为有关需要提供帮助。

关键词：低应变反射波法；灌注桩；检测随着我国社会经济的快速发展，建筑行业也取得了巨大的进步。

在建筑工程施工中，灌注桩以其施工无振动、无挤土、噪音小等优点得到了广泛的应用。

而灌注桩的桩端性状对灌注桩承载力具有极大的影响，关系到工程的质量和安全。

因此，对灌注桩桩端性状的检测具有十分重要的现实意义。

基于此，笔者进行了相关介绍。

1 低应变反射波法的检测原理分析低应变反射波法检测是以一维波动方程为理论基础。

把桩当为连续均质的弹性杆，研究桩顶在动态任用下，弹性杆的纵向波动，以一维波动理论为基础的桩土体系动态响应。

在桩顶施加激振力后，产生的应力波沿桩身以波速C向下传播，应力波通过桩阻抗Z（Z=ρCA，ρ为桩的质量密度，C为波在桩身内的传播速度，A为桩的横截面积）变化时，一部分应力波产生反射向上传播，另一部分应力波产生透射向下传播。

Z1，Z2表示上下部分桩的波阻抗，V为质点的运动速度，脚码I、R、T表示入射、反射、透射。

在桩端混凝土与桩端的界面上：（1）当Z1＜Z2时，说明波阻抗变大，反射波与入射波反向。

在嵌岩桩低应变的曲线中，反映为桩端位置反向反射明显，表明桩端嵌入良好的基岩中。

（2）当Z1=Z2时，入射波完全透射，无反射波。

在嵌岩桩低应变的曲线中，反映为无桩底反射。

（3）当Z1＞Z2时，说明波阻抗变大，反射波与入射波反向。

在嵌岩桩低应变的曲线中，反映为桩端位置同向反射明显，表明桩端嵌岩性状较差。

2 工程实例及分析2.1 实例1某商品房小区2#楼，框剪结构，基础形式采用冲（钻）孔灌注桩，设计要求桩端持力层为中风化花岗岩。

桩身砼强度为C35，场地土层简况自上而下为：①中细砂，层厚约9.5m；②淤泥夹砂，层厚约4.3m；③残积砂质粘性土，层厚约2.6m；④强风化花岗岩，层厚约5.6m；⑤中风化花岗岩，岩石单轴饱和抗压强度平均值91.34MPa。

低应变反射波法现场采集和室内分析的注意事项摘要：讲述反射波现场采集和室内分析的注意事项，并通过一些实例来证明，以提高低应变检测水平。

关键词：反射波法现场室内0 前言低应变法检测是以电子检测技术和结构动力学分析为基础的一种检测桩身完整性方法。

其中反射波动测技术应用较为广泛，其检测目的是检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。

但由于桩身截面变化和土阻力作用均会产生反射波，为了准确判定桩身是否有缺陷位置，掌握好现场采集和室内分析的要领显得非常重要。

1 现场采集1.1 测试时间混凝土的强度和弹性模量达到一定值时，手锤敲击桩头才可能产生应力波并在桩中传播。

根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）规定：受检桩混凝土强度不低于设计强度的70%且不低于15MPa。

所以对于灌注桩特别是长桩一般选在龄期达到28天后进行；对于预制桩由于桩侧摩阻力有时效性，如果有条件可在打入后即进行低应力检测从而有利于获得桩底反射。

1.2 现场条件及桩顶处理现场检测应先了解成桩工艺、桩长、桩身混凝土等，一般宜在开挖至设计桩顶高处且未浇垫层及承台时测试，已浇垫层的要先行脱离方可进行检测。

检测前要保持桩顶平整，对于预制桩与要将疏松部分截出，灌注桩要将浮浆或不密实段截除后用砂轮在桩顶磨平，使激振点与采集点都直接在混凝土上以减少测试中的二扰。

1.3 传感器安装与选用传感器安装存在一个安装谐振频率问题，指的是传感器与桩身粘结后产生一个固有频率，同时振源敲击也产生一条频带，如果安装谐振频率在该带内，则必然引起共振而使信号上下震荡。

因此须保证传感器与桩体紧密连接以使安装谐振频率变高，常用的方法是使用橡皮泥等耦合剂。

传感器安装另一个要注意的是不能用手持传感器。

手持传感器，安装弹性大，安装刚度小，谐振频率小，测传感器接收的振动不仅有被测桩的振动，还有安装谐振，产生寄生振荡，容易采集到具有振荡的波形曲线，对浅层缺陷反应不是很明显。

目前常用的传感器有速度型和加速度型两种。

嵌岩桩桩端反射信号特征分析一、概述嵌岩桩是桩端支承于中等风化程度以上岩层的一种桩型，其承载力主要由基桩岩层嵌入段和桩端提供。

在设计阶段通过调整基桩入岩长度、进入的岩层性状，嵌岩桩可以提供较大的承载力，另外嵌岩桩桩端嵌固段可认为是固定端，基桩稳定性较好，可在承载阶段有效防止沉降，因此在需要提供较大承载能力，严格控制沉降的公路桥梁工程中，嵌岩桩获得了大量的应用。

由于嵌岩桩具有上述的工程特性，嵌岩桩的入岩深度及桩端持力层岩性好坏就成为了决定其承载力大小的主要影响因素。

为了控制基桩工程质量，保证基桩持力层性状满足设计的要求，在嵌岩桩施工结束后，对其嵌岩质量进行检查和评价就很有必要。

质量检查评价可通过核查基桩成孔记录进行，另外也可根据相关规范要求采用钻芯法钻取桩底持力层的方式直观判定桩底岩层性状或者采用低应变反射波法进行波形分析的方式间接评判。

在这些方法中，核查施工记录无法检查出施工过程可能出现的持力层误判情况，钻芯法存在费用较高，作业时间较长且钻孔对桩身结构有所破坏的缺点，只能代表性地少量检测，但低应变法在实施过程中具有设备简便，方法快速，费用低，结果可靠的优点，其作为公路桥梁基桩普查的一种有效方法获得了广泛的应用。

本文在低应变法理论的基础上，收集了工程实践中多种不同的嵌岩桩桩端低应变反射波波形，结合钻芯验证结果对嵌岩桩桩端波形特征进行分析，同时相应地总结其一些规律和特点。

二、低应变法基础理论反射波法的理论基础以一维线弹性杆件模型为依据，受检桩的长细比要求瞬态激励脉冲有效波长与桩的横向尺寸之比应大于5且应力波在桩身中传播时应满足平截面假定，其在没有土阻力影响的情况下波动方程为：其波动方程解为上行波：；下行波：；在界面阻抗Z发生变化情况下，应力波将产生反射波和透射波，根据界面处力平衡和速度连续条件得：上述式中Z为界面阻抗，，为质量密度，为弹性波速，为桩身截面面积，V 为质点运动速度，F为截面处作用力。

根据上述波动理论可以得到入射波在桩身传播过程中的3点规律：1）当Z1<z2时，反射波的速度与入射波的速度反相（异号）；< p=""></z2时，反射波的速度与入射波的速度反相（异号）；<>2）当Z1=Z2时，反射波的速度=0，入射波直接传播，无反射波产生；3）当Z1>Z2时，反射波的速度与入射波的速度同相（同号）；三、嵌岩桩桩端波形特征分析根据上述反射波传播理论并结合工程实践中的典型波形，通常可以从以下六种类型的波形进行归纳和分析嵌岩桩桩端反射波的波形特征。

广东科技2012.10.第19期（下转第182页）反射波法解决嵌岩桩入岩深度和桩底沉渣问题应用探讨鲁劲风（安徽省勘查技术院）1前言嵌岩桩是桩端嵌入基岩一定深度的灌注桩，它在高速公路和铁路的大型桥梁、高层建筑的基础中被大量使用。

它具有承载力大，沉降小等优点，但若桩身质量存在缺陷或桩底沉渣，将直接影响基桩的承载力，可能造成基础的超常沉降，从而影响建筑物的安全，产生严重后果。

因此，如何检测桩端沉渣和入岩深度对嵌岩桩的质量控制至关重要。

嵌岩桩的质量控制除了桩本身的混凝土浇筑质量外，另一个重要的因素是桩端嵌岩质量的好坏。

嵌岩质量一方面由嵌岩深度和桩端岩性控制；另一方面就取决于桩端沉渣的厚度。

传统检验桩端沉渣最直接的方法就是钻孔取芯，但这种方法耗时长、费用大、无法普遍采用。

但利用反射波法检测信号在桩端处的反射特征可以定性地判断桩端沉渣情况，还能定量取得桩体入岩深度。

2嵌岩桩测试曲线的特征及判别依据基桩低应变反射波法检测的原理基于应力波在一维杆中的传播机理，当满足λ＞D ＜L （λ＝C/f ）时，即桩径远小于桩长，且小于入射波长时，可假设桩为一维杆件，应力波在桩身内的传播满足一维波动理论。

在桩顶施加一激振，桩身内产生质点振动，其响应便以波动的形式在桩身中传播。

应力波自桩顶往下传播，遇到波阻抗Z 变化界面时，产生反射波和透射波。

依据弹性波反射理论，反射波波速（V r ）、透射波（V t ）与入射波波速（V i ）存在下列关系：V r =V i Δz 1-z212V t =V i Δ2z 112假定应力波从阻抗为Z 1的介质进入阻抗为Z 2的介质，则有：当Z 1>Z 2，即波阻抗减小时，V r 与V i 同号，反射波与入射波同相；当Z 1=Z 2，即波阻抗不变时，V r =0，V t =V i ，入射波完全透射，无反射波产生；当Z 1<Z 2，即波阻抗增大时，V r 与V i 反号，反射波与入射波反相。

二、是非题（正确的打“√”，错误的打“×”，17题，每题2分，共34分）1、浙江省建筑工程地基基础检测机构资质标准规定，检测机构的注册资金应在100万元以上。

（）2、瞬态激励脉冲的宽度不仅与锤垫材料软硬程度有关，也与锤重有关。

（）3、当存在桩长比施工记录严重偏短时，无法用《建筑基桩检测技术规范》JGJ106判定。

（）4、反射波法的桩顶响应测量属相对测量。

（）5、当低应变测桩采用磁电式速度传感器时，传感器的幅频特性以及相频特性均与阻尼比有关。

（）6、单桩水平极限荷载可取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载。

（）7、单桩竖向抗拔静载试验在试桩上拔量累计超过100mm时，即可终止加载。

（）8、单桩竖向抗压静载试验可根据桩顶沉降随时间的变化特征，取沉降~时间（s~lgt）曲线尾部明显向下曲折的前一级荷载为极限承载力。

（）9、单桩竖向抗压静载试验卸载可一次卸至零。

（）10、和竖向抗压桩一样，竖向抗拔桩验收检测时的加载量不得小于单桩竖向抗拔承载力特征值的2.0倍。

（）11、声波透射法检测桩身混凝土缺陷是根据主频下降加以判断的。

（）12、声波垂直入射到波阻抗界面的平面声波会发生反射。

（）13、声波透射法可以检测出桩身混凝土的二次浇灌面、裂缝、龄期、标号。

（）14、为保证拟合分析所需的数据，曲线采样长度（F—t曲线和v—t曲线）应从传感器受到冲击信号to时起，到to＋2L/c时止。

（）15、CASE法把桩视为一维弹性杆件。

（）16、受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的平均值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。

（）17、静力触探试验可测定比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和贯入时的孔隙水压力。

（）三、简答题（14题，每题3分，共42分）1、浙江省建筑工程地基基础检测机构资质标准规定，检测机构必须具备哪几项检测能力？2、同一根钢筋混凝土桩,用高应变法,低应变法和声波透射法检测的波速是否一致?为什么?3、桩身夹泥桩用低应变反射波法检测获取的波形特征是什么？4、低应变测桩时，如果测振传感器安装点与激振点保持一定距离，则测得的一维纵波速比真实的波速高还是低？如果桩身有较大的截面变化，则测得的波速比真实的高还是低？5、单桩竖向抗拔静载试验的开始试验时间有何规定？6、何谓单桩水平临界荷载？如何确定？7、单桩竖向抗压静载试验的目的是什么？8、单桩竖向抗压静载试验的终止加载条件是什么？9、采用概率法声速异常值判据时，异常值的大小是否与声速的绝对大小有关？10、为何要强调在同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变？11、高应变试验采用重锤低击原则的目的是什么？12、若排除锤击偏心、桩头开裂等因素，规定混凝土桩高应变实测的力和速度曲线第一峰比例失调情况不能进行调整的理由是什么？13、基桩取芯检测的目的是什么？14、根据《土工试验方法标准（GB/T50123-1999）》，室内土工试验主要有哪些？四、实例题（16题，共60分）1、某工地桩径377mm，桩长18.0m，设计钢筋笼为1/3桩长，低应变测得时程曲线见下图，请分析该曲线桩，如有缺陷指出深度及缺陷性质。