低应变反射波法

低应变反射波法检测1适用范围本细则适用于低应变反射波法检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

其有效检测桩长范围应通过现场试验确定。

2编制依据《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014。

3检测仪器设备检测仪器设备主要为RS-1616K（S）基桩动测仪、力锤、力棒。

4受检桩种类及要求4.1 受检桩种类1、混凝土预制桩2、混凝土灌注桩4.2 受检桩要求4.2.1受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。

4.2.2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。

4.2.3桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。

5现场检测5.1准备工作5.1.1收集工程桩的桩型、桩长、桩径、设计桩身混凝土强度、施工记录及地质勘察报告等有关技术资料。

5.1.2检查桩顶条件和桩头处理情况受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与设计条件基本相同。

灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶平面应平整干净无积水，必要时宜采用便携式砂轮机磨平；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。

预应力管桩当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。

当桩头与承台或垫层相连时，应将桩头与混凝土承台或垫层断开。

5.1.3检查仪器设备，使测试系统各部分之间匹配良好。

5.2现场仪器设备配置（如下图）：5.3测量传感器的选择和安装5.3.1传感器的选择检测长桩的桩端反射信息或深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器；检测短桩或桩的浅部缺陷时，应选择加速度传感器或宽频带的速度传感器。

5.3.2传感器的安装1、传感器安装应采用化学粘结剂或石膏、黄油等粘贴，不应采用手扶式。

安装时必须保证传感器与桩顶面垂直。

2、激振点和传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。

3、实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90度，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。

一、术语低应变反射波法：采用低能量瞬态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线，通过波动理论分析，对桩身完整性进行判定的方法。

二、试验目的和适用范围低应变反射波法适用于检测钢筋混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

三、检测设备检测设备采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的FDP204PDA- IP 4CH 掌上动测仪。

仪器性能指标如下：检测设备在投入使用前应进行检定。

设备性能应符合技术要求。

四、检测原理基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：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（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线弹性杆，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 （C 2 =E/ρ），广义波阻抗为Z=A ρC ；推导可得桩的一维波动方程：AρR x u c t u 22222∂∂=∂∂假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质Ⅰ（阻抗为Z 1）进入介质Ⅱ（阻抗为Z 2）时，将产生速度反射波V r 和速度透射波V t 。

令桩身质量完好系数β＝ Z 2/Z 1,则有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t x 由下式确定五、执行标准广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15－60－2008）； 行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106－2003）。

六、基本规定1、调查、资料收集的内容（1）收集被检测工程的岩土工程勘察资料、地基基础设计与施工资料；了解施工工艺和施工中出现的一场情况；（2）分析检测项目实施的可行性。

2、检测方案在进场检测前应制定检测方案。

检测方案宜包含以下内容：工程概况，检测方法及其所依据的规范标准，检测数量，检测时的现场条件，所需的机械设备和人工配合，试验时间与工期，检测报告的内容等。

桩基检测低应变反射波法探讨1 引言桩基属于隐蔽工程，在桩基施工过程中，受岩土工程地质条件、施工技术等因素的影响，可能存在一定的缺陷，如扩径、缩径、离析、夹泥、空洞和断桩等。

在桩基施工结束后，需要进行桩基质量检测，评价桩基施工质量，为下一步施工做好准备。

目前桩基的检测方法较多，工作原理各不相同，常用的方法有高应变法、机械阻抗法、低应变反射波法、声波透射法和钻芯检测法等。

与其他检测方法相比，低应变反射波法具有工作原理简单、结果判读直观、检测结果准确、检测花费少等优点，在新建结构基桩检测中使用频率最高，根据统计，国内在建工程中约80%的桩基采用低应变反射波法进行检测[1]。

2 方法2.1低应变反射波法原理桩基桩身完整性检测常用低应变反射波法，其基本原理是：在桩基的顶部施加激振信号产生应力波，应力波在沿桩身传播过程中，如遇到不连续界面（如扩径、缩径、离析、夹泥、空洞和断桩等缺陷）和桩底界面时，会产生反射波，通过综合分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，判断桩身的完整性及是否存在缺陷，其基本原理见图1[2]。

2.2波形分析2.2.1确定标准波形检测时，同一场地完整桩反射波形相似。

对比桩基检测得到的波形，结合工程勘察成果、基桩施工记录及波形特征，确定标准波形。

其他桩基波形与标准波形对比，计算分析确定缺陷性质。

在频率域内对桩基检测结果进行频谱分析，根据时域波形特征结合缺陷桩的频谱特征确定缺陷类型和部位：2.2.2 不同桩基检测的波形特点（1）完整桩：即标准波形，无其他杂波，桩底反射和入射同相位；峰排列规则，相临峰值间隔相等。

（2）离析、夹泥桩：开始反射波与入射波同相位，缺陷部位入射波与反射波反相位；反射波脉冲宽度比入射波脉冲宽度明显变宽，由于缺陷部位混凝土松散，吸收了大部分应力波能量，桩底反射一般不明显，严重时，无桩底反射[3]。

（3）缩径桩：开始反射波与入射波同相位，缺陷部位入射波与反射波反相位；反射波脉冲宽度比入射波脉冲宽度基本一致。

低应变反射波法检测桩基以动测方法发展起来的桩身完整性检测技术是依赖于桩身及其缺陷对入射波的反应而进行间接判断的一种方法，其中低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一。

在本文中将对低应变反射波法测桩的原理、特点结合工程中的应用进行详细介绍，并就低应变反射波在使用上的限制及影响因素进行简单介绍。

1、低应变反射波法测桩的特点低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一，有其不可替代的优势，但也存在众多不足带来的误判、漏判等，给工程建设造成不利影响：(1) 反射波法的优点仪器设备轻便，操作简单，成本低廉；检测覆盖面大，可对桩基工程进行普查；可检测桩身完整性和桩身存在的缺陷及住置，估计桩身混凝土强度、核对桩长等。

(2) 反射波法的局限性①检测桩长的限制，对于软土地区的超长桩，长径比很大，桩身阻抗与持力层阻抗匹配好，常测不到桩底反射信号。

②桩身截面阻抗渐变等时，容易造成误判。

③当桩身有两个以上缺陷时，较难判别。

④在桩身阻变小的情况下，较难判断缺陷的性质。

⑤嵌岩桩的桩底反射信号多变，容易造成误判。

2、原理低应变反射波法是在时间域上研究分析桩的振动曲线，通常是通过对桩的瞬态激振后研究桩顶速度随时间的变化曲线，从而判断桩的质量。

一般是根据反射波与入射波相位的关系，判别某一波阻抗界面的性质，这是低应变反射波法判别桩底情况及桩身缺陷的理论依据。

3、桩身混凝土强度判断应注意以下几个方面在针对具体的测试信号进行分析时还要结合桩周土的情况及影响因素进行判断。

嵌岩桩的时域曲线中桩底反射信号变化复杂，一般情况下，桩底反射信号与激励信号极性相反；但桩底混凝土与岩体阻抗相近，则桩底反射信号不明显，甚至没有；如桩底有沉渣，则有明显的同相反射信号。

因此，要对照受检桩的桩型、地层条件、成桩工艺、施工情况等进行综合分析，不宜单凭测试信号定论。

4、在桥梁桩基检测中的应用（1）工程概况该新建桥梁基础采用钻孔灌注圆桩，测桩布置图见图1。

低应变反射波法低应变反射波法（Low Strain Reflection Wave Method）是一种用于地下工程检测的非破坏性测试方法。

它通过观测地下土层的反射波特征，可以获取有关土层的物理性质和结构信息，从而评估地下工程的稳定性和安全性。

低应变反射波法利用了地震波在不同介质中传播速度不同的原理。

当地震波传播到不同介质的交界面上时，会发生反射和折射现象。

通过观测反射波的到达时间和振幅变化，可以推断出不同土层的厚度、密度、弹性模量等信息。

低应变反射波法的测试过程相对简单，只需要在地下钻孔中安装一个传感器，通过敲击地表或者通过震源产生地震波，然后观测传感器接收到的反射波信号。

根据反射波信号的特征，可以确定地下土层的性质。

低应变反射波法具有以下优点：1. 非破坏性：低应变反射波法不需要在地下进行开挖或者钻孔，对地下结构没有任何破坏，可以在不影响地下工程施工的情况下进行测试。

2. 快速高效：低应变反射波法测试过程简单快速，只需要几分钟到几小时的时间，可以在工程施工现场实时监测，及时发现问题。

3. 高分辨率：低应变反射波法可以提供较高的测试分辨率，可以检测到较小的地下结构变化，对于评估地下工程的稳定性具有较高的准确性。

4. 适用范围广：低应变反射波法适用于各种土层和地下结构的测试，包括土壤、岩石、混凝土等。

可以用于评估地下管道、桩基、坑道等地下工程的安全性。

低应变反射波法在地下工程中有着广泛的应用。

它可以用于地下管道的安全评估，通过观测反射波信号的变化，可以检测管道的泄漏、破损等问题。

同时，低应变反射波法也可以用于桩基的检测，可以评估桩基的质量和稳定性，及时发现桩身的缺陷和不均匀性。

除了在地下工程中的应用，低应变反射波法还可以用于地质勘探和地下水资源的评估。

通过观测反射波信号的变化，可以推断出地下岩石、土层和地下水的分布情况，为地质工作者提供有关地下地质结构的重要信息。

低应变反射波法是一种有效的地下工程检测方法。

传感器经安装后，一般存在谐振，精确测量幅值时，其测试范围往往取至安装谐振频率的1/3乃至1/5以下。

以加速度计为例，如其安装谐振频率为14kh，则频率上限只能达到3-4kh。

由于桩基动测对幅值的定量要求不高，可以放宽限度，但也绝不能使谐振频率接近甚至位于要求的频率范围内。

然而，地震检波器的使用者却不同程度地犯了这个错误，以28hz和38hz的速度检波器为例，研究表明，当锥形杆被手按于混凝土表面，且用铁锤激发时，谐振频率在830hz左右；通过钻孔方式将锥形杆紧紧地全部插入孔中或取下锥形杆用石膏粘固在混凝土表面时，如用铁锤敲击，谐振频率多在1200hz以上，此时如用尼龙锤或铁锤垫橡皮等低频锤敲击则可完全排除安装谐振频率的影响。

显而易见，正确安装方式应以后者为宜。

理论推导表明，传感器的安装谐振频率与传感器的安装刚度和传感器底座质量有关。

一般可以减化理解为：安装刚度越高，基座质量越小，安装谐振频率就越高，而安装刚度与安装的松紧程度、传递杆（锥形杆）长短有关。

正因如此，一般要求取消锥形杆（或全部埋入被测连续介质中），也要求传感器基座越轻越好。

对于位移型惯性传感器而言（如速度计），安装谐振频率有f1，f2两个，f1比传感器的自然谐振频率还低，在40Hz以内，一般对测试没有影响；f2即是所讲安装谐振，处理较好时应在1200Hz以上。

加速度型惯性传感器也有两个安装谐振频率，但均位于高频段，引起我们关注的是第一谐振频率，处理较好时在大几千赫兹至几万赫兹变化，但是，如用弹性较好的橡皮泥安装将只有1-2kHz。

在对基桩进行低应变反射波法测试时选用速度或加速度传感器。

其中速度计在低频段的幅频特性和相频特性较差，在信号采集过程中，因击振激发其安装谐振频率，而产生寄生振荡，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。

同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。

基桩低应变反射波法论文摘要：本文结合工程实例，探讨低应变反射波法在检测基桩的完整性、可靠性中的应用及一些相关注意事项。

关键词：低应变检测；工程实例前言桩基础是工程结构中采用的主要基础类型，由于它是地下隐蔽结构物，在施工过程中易出现各类缺陷，故对桩基础进行检测是一项非常重要的工作。

在各种检测方法中，低应变反射波法目前应用最广泛。

我国开展低应变反射波法动力测桩技术研究始于20世纪70年代，经过不断的发展完善，其现场检测、波形分析、桩身完整性判断各方面都比较成熟。

1 低应变法的基本原理在桩基动态无损测试中，国内外广泛使用的方法是应力波反射法，又称低（小）应变法。

其原理是根据一维杆件弹性波反射理论（波动理论）采用锤击振动力法测试桩体的完整性，即以波在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别质量。

测试系采用手锤或力杆瞬时冲击桩头，激起振动，产生弹性（应力）波，以声速沿桩长向下传播，到达桩尖后，又向上反射，如果遇到阻抗界面（某截面出现扩径或缩径、断裂或夹层等），产生回波反射，由放置在桩头的拾振器，接受锤击初始信号及反射信号，通过数字采集仪记录，并将波形存储在磁盘上，经计算机进行分析，打印出波形及结果。

由于采用了数字采集及数字化处理系统，运用波动理论对波形进行分析判断，从而可以获得混凝土的平均波速、波形等参数，并以此可以判断桩的完整性。

2 反射波法工程应用中的注意事项2.1 资料的收集在进行桩基检测时应该注意资料的收集，结合资料来分析桩身的缺陷类型。

这些资料包括岩土工程地质勘察报告、桩基施工记录、灌注桩的成孔工艺、成桩机具等。

根据这些资料，可以分析可能出现哪些缺陷，甚至缺陷出现的部位。

例如，对于人工挖孔灌注桩，不可能出现缩径，而桩底浮渣可能是这类桩的主要缺陷；对于振动沉管灌注桩，必须注意桩身上部的缺陷，这类桩极易出现缩径或断桩现象。

当土层变化较大，应力波从硬土通过交界处进入软土，由于桩周阻力的迅速减小，在交界处变相的引起类似阻抗的降低，发生“虚拟缩颈”等。

低应变反射波法（Low Strain Reflection Wave Method）是一种用于评估土壤和混凝土结构中缺陷的非破坏性测试方法。

该方法主要适用于评估基础桩的质量和完整性，以及检测土壤和混凝土中的空洞、裂缝、松散区域等缺陷。

低应变反射波法的工作原理是利用传感器或称为振发器在桩身上施加低频振动力或冲击，产生反射波。

通过接收和分析反射波的特征，可以判断桩体或土壤中是否存在缺陷。

一般情况下，反射波会受到缺陷的影响而发生幅度变化或延迟。

在使用低应变反射波法进行缺陷判定时，一般会进行以下步骤：
准备工作：包括确定测试的位置和方法，选择适当的传感器和仪器设备，并进行校准。

施加振动力或冲击：通过振发器或冲击器施加低频振动力或冲击，将能量传递到被测试的桩体或土壤中。

接收反射波：使用接收传感器接收并记录反射波的信号，通常是通过传感器接收和转换反射波的应变信号。

分析反射波：对接收到的反射波信号进行分析和处理，比较反射波的幅度、时间延迟等特征，以确定是否存在缺陷。

缺陷判定：根据分析结果，结合事先设定的判定标准和经验，判断桩体或土壤中的缺陷情况。

需要注意的是，低应变反射波法是一种表面测试方法，其适用范围和判定准确性会受到多种因素的影响，如土壤类型、桩体材料和尺寸、测试设备的性能等。

因此，在实际应用中，应结合其他测试方法和专业工程评估，综合考虑各种因素，以得出准确的缺陷判定结论。

低应变反射波法一、低应变反射波法的基本原理低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。

将桩身假定为一维弹性杆件（桩长>>直径），在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗Z变化界面时，将产生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。

桩身波阻抗Z由桩的横截面积A、桩身材料密度ρ等决定:Z=ρCA假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面，界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1，上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。

①当Z1=Z2时，表示桩截面均匀，无缺陷。

②当Z1>Z2时，表示在相应位置存在截面缩小或砼质量较差等缺陷，反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。

③当Z1<Z2时，表示在相应位置存在扩径，反射波与入射波速度信号相位相反。

当桩身存在缺陷时，根据缺陷反射波时刻与桩顶锤击触发时刻的差值△t和桩身传播速度C来推算缺陷位置Lx: Lx=△t²C/2二、低应变反射波法的几个建议1、桩头直接在素混凝土（浮浆）上进行测试，结果无论怎么改变传感器以及传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。

一般情况下，桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止，而且要尽量平整、干净（桩头不要破碎、不要有杂物、不要有水）；这可以通过随身携带凿子以凿平安装点和锤击点或委托施工方在测试前帮忙进行桩头处理，这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。

2、传感器传感器的安装对现场信号的采集影响较大，理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之间接触刚度越大，传递特性越好，测试信号也越接近桩面的质点振动。

所有动测均要求如此。

对实心桩的测试，传感器安装位置宜为距桩心2/3～3/4半径处；对空心桩的测试，锤击点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成90°夹角，传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。

传感器的安装技巧以及耦合剂的选择对加速度计和高阻尼速度计很重要。

B RIDGE&TUNNEL桥梁隧道适用范围低应变反射波法是目前国内外使用最广泛的一种基桩无损检测方法，它集一维弹性波动理论对实测桩顶速度或加速度响应信号的时、频域特征来分析判定被检桩的桩身完整性，其中包括桩身存在的缺陷位置及其影响程度、桩端与持力层的结合状况。

根据一维弹性杆件波动理论，对由桩顶锤击产生的下行压缩波来说，当桩身某处波阻抗发生变化时将产生上行反射波。

从广义讲，在某一桩身截面处波阻抗的降低，则表现为反射波与入射波的相位相同，如夹波、离析、缩径甚至断裂等；反之则表现为相位相反，如扩径等。

因此，仅仅通过反射波的相位特征来判定桩身缺陷的具体类型具有一定的困难。

另外，尽管目前国内外一些研究单位和厂家推出的反射波时域曲线拟合软件，但对桩身及其受地基土的作用难以给出可信度较高的定量分析结果，只能采用近似模拟方法。

因此，本办法在应用中尚需结合岩土工程地质和施工技术资料，通过综合分析来对桩身和桩端存在的缺陷及其类型和影响程度作出定性判定。

由于其桩身反射信号复杂和桩端反射不易识别，依据一维杆件中的弹性波理论，本办法即不能应用于水泥土桩等非刚性材料桩，也不能用于混凝土竹节桩等异型刚性材料桩。

在桩顶受到低能量锤击的作用下，低应变弹性波在桩中传播至桩端，并反射回桩顶被传感器所接受。

人们既可利用时域信号中的桩端反射时间来计算波在桩中的传播速度，也可利用该场地被检桩的平均波速来估算桩的长度。

但由于桩身材料和地基土的阻尼及辐射阻尼效应，波的能量将随着传播距离的增大而衰减，当被检桩超过一定的长度后，不易测得清晰易辩的深部桩身缺陷和桩端反射波，因此本办法检测受到了一定的限制。

另外，桩端反射波的可辩性除受桩的长径比控制外，还与桩侧土的弹性模量或波速的高低密切相关，故新规程未对桩的长径比做具体的定量规定。

对于嵌岩桩，由于桩端嵌入基岩之中，往往存在有桩材料与基岩广义波阻抗相接近的情况，使得在时域曲线上桩端反射不明显或基本无法识别，这时就应结合岩土工程勘察资料和实测时域曲线来判断桩端嵌固情况。

桩基低应变反射波法检测原理
一、基本流程
低应变检测一般首先进行，以了解试验前桩身的完整性。

进行低应变试验前通知委托方或现场监理工程师，经批准后进场进行试验，操作步骤参考如下：
⑴传感器安装面预处理；
⑵安装传感器；
⑶调整仪器进入接受状态；
⑷检查信号、存储信号；
⑸重复观测确定信号一致性；
⑹改变锤击位置及接受位置，重新观测；
⑺对异常桩重点对待。

每批桩低应变试验结束后及时进行分析。

对有问题的桩应及时将分析结果通知监理或委托方。

二、低应变检测原理
1、低应变完整性检测是根据应力波在不同波阻抗和不同约束条件下传播特性来判别桩身质量。

2、具体方法是：试验时将传感器紧密粘贴在被测桩头上，在桩身顶部用力棒（或力锤）进行竖向激振，产生应力波；
3、应力波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面或桩身截面积发生变化时将产生反射信息，经接收、放大、和滤波后记录在基桩检测仪内；
4、然后用电子计算机对记录数据（反射信息）进行处理，结合施工工艺、地层等综合分析，识别来自桩身不同部位的反射信息，据此反射信息对基桩的施工质量进行判释。