低应变反射波法检测桩基完整性简介

低应变反射波法桩身完整性检测浅解摘要：灌注桩桩身缺陷性状比较复杂，受成孔质量和混凝土浇注工艺影响较大，难以判别引起缺陷的原因，同时受桩径的影响、特别是大直径桩，在同一桩身截面上缺陷分布上存在不均匀性，因此，应根据桩径的大小合理布置检测点，并收集成孔、混凝土灌注记录、地层资料，对存在的缺陷进行综合判断，必要时，采用钻孔取芯或其他合适的方法进行验证。

关键词：灌注桩；低应变反射波法；桩身缺陷；检测点数量；验证；准确性和可靠性1前言随着城市化发展进程加快，土地的使用越来越受到限制，建筑物变的越来越密集、并且寻求向空中和地下拓展，钻孔灌注桩因成桩相对容易，成桩过程中基本不产生挤土效应，振动小，抗拔效果好，只要控制好成孔过程中泥浆收集、排放问题，对周边建筑物及环境的影响相对较小，适合在相对密集的建筑群以及对沉降控制严格的建筑物周围施工，因此，在高层建筑和地下建筑的基础中得到广泛应用。

由于成孔质量受机具、成孔工艺和地层等各种因素的影响，灌注桩桩径会发生变化，并存在蜂窝、空洞、夹泥、离析等缺陷，影响成桩的质量。

低应变反射波法能方便快捷检测桩身完整性。

2低应变反射波法桩身完整性检测原理根据一维弹性波在基桩内传播理论【1】，用手锤或力锤、力棒敲击桩顶，由此在桩顶产生的应力波沿桩身以波速C向下传播，应力波在沿桩身传播过程中，当遇到桩身阻抗Z发生变化的界面（如扩颈、缩颈、混凝土离析、裂缝、断裂等变化界面时，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至桩端，在桩端处又产生反射。

由安装在桩顶的加速度或速度传感器，接收反射波信号，并由测桩仪进行信号放大等处理后，得到加速度时程曲线。

从曲线形态特征可以判断阻抗变化位置或校核桩长，根据反射波的时域特性和幅频特性分析结果，根据上海市工程建设规范《建筑地基与基桩检测技术规程》表10.4.2所列特征综合分析，定性分析桩身完整性。

混凝土的速度C及桩身缺陷的深度L可按下列公式计算:C=2L/ΔT根据上海市工程建设规范《建筑地基与基桩检测技术规程》第10.4.条第2款规定，应选取本工程同一条件下部少于5根的有代表性的完整桩的纵波波速值，计算桩身纵波的平均波速值C m。

工作研究简述低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测的应用杨 帆 刘海艳（沈阳岩土工程技术测试开发有限公司，辽宁 沈阳 110015）摘 要：简述低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测的应用，总结出低应变反射波法的优缺点，为检测人员在工程现场更好的应用低应变反射波法提供依据，更高效更准确的运用低应变反射波法进行灌注桩桩身完整性的检测工作。

关键词：灌注桩桩身完整性检测；低应变法；适用条件及提高准确性灌注桩因其本身具有的特点，具有较为广泛的应用，是一种常见的桩基础形式。

灌注桩根据成孔的机械不同而通常有以下几种：螺旋钻机成孔法、冲击钻机成孔法、正循环回转法、反循环回转法等。

受场地岩土工程地质条件、现场施工条件及施工工艺、原料及施工进度安排、施工人员技术水平等制约，灌注桩成桩质量有很大的不确定性，易产生桩身混凝土振捣不密实、蜂窝、空洞、夹泥、离析等缺陷，影响成桩的质量，造成重大安全隐患。

而桩基础属于重要的隐蔽工程具有不可逆性，又是整个建筑物安全体系的重要一环，所以根据现场的实际情况，通过行之有效的完整性检测方法，对灌注桩进行桩身完整性评价是一件十分重要的工作。

低应变反射波法作为一项广泛应用于灌注桩桩身完整性检测的方法，任何更好的准确的运用于灌注桩桩身完整性检测，是一项十分重要的工作，本文通过总结多年的现场工作经验，简述低应变反射波法的优缺点，将低应变反射波法更好的应用于不同条件下的灌注桩桩身完整性检测。

1 低应变反射波法桩身完整性检测简介：该方法是将速度或加速度传感器用耦合剂粘贴在桩顶上，用激振锤敲击桩顶激发产生应力波沿桩体向下传播，根据振动理论和波动理论分析应力波在桩体内的传播与反射的固有规律，对完整桩体，只会在桩端产生反射，对桩体中的蜂窝、断桩、缩（扩）径、沉渣、离析等破损部位，因存在波阻抗差异，也会产生反射波。

这些信息经桩基动测分析仪记录下来，将室外记录下来的信息通过室内回放，借助于计算机进行对实测信号在时域内进行波形分析，在频域内进行频谱分析，以了解桩内波阻抗的变化情况，进而据其规律和特征确定桩体的缺陷性质和缺陷位置。

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。

低应变反射波法在基桩桩身完整性检测中的应用分析发表时间：2017-10-09T15:35:01.597Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第14期作者：林立[导读] 在检测过程中充分考虑各项因素的影响，并准确对检测步骤逐一完成，是能够实现提高工程效率的整体目标的。

东莞市建设工程检测中心摘要：随着高层建筑建设需要，深基坑工程的大直径灌注桩、预应力管桩已广泛应用。

但还是会存在缩颈、夹泥、错位等问题出现，为此，对桩基的质量检测不容忽视。

其中低应变反射波法检测是桩身完整性的衡量之一，可以及时将检测的质量结果反馈给相关部门，同时能够采取对桩身质量问题的补救措施，从而可以在地基基础质量方面有效杜绝工程事故的发生，以保障建筑物上部结构的施工质量安全。

关键词：低应变反射波法；桩基；检测；要求目前，桩基础是地下工程的隐蔽结构物，约占全部工程结构基础的70%以上，在施工过程中比较容易出现各类缺陷，所以，对桩基础实行质量检测是十分重要的。

现在被广泛应用在桩基检测中的低应变反射波法，是一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法，其具有操作简单、快速、经济以及可以无破损检验桩身质量等多方面的优点，从而快速、准确地检测出桩基的质量，成为桩基行业内较多使用检测方法。

1.低应变反射波法的定义及原理1.1定义低应变反射波法又称时域法，即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。

1.2基本原理低应变测桩技术最早起源于应力波理论以一维弹性杆平面应力波的波动理论为基础。

其中的反射波法的最主要功能是检测混凝土强度等级定性估计、桩身缺陷位置判断等桩身结构的完整性。

桩基的混凝土材质的坚固强度比周围的地质强度要大的多，可以把桩身看做一个一维弹性杆，当桩身受到来自顶部的冲击力时，由于周围土质强度小，其端面上就会发生振动，冲击力产生的能量会以波的形式沿着桩身传播，一部分反射波向上传播到达桩顶，另一部分透射波向下传播到达桩底，反射波的幅度和相位是由桩身的波阻抗来决定的，桩顶的传感器接收到波信号并上传服务器，通过分析采集来的数据，我们可以知道桩身有无缺陷和缺陷程度，计算公式：Z=ρCA Z：桩身的波阻抗；ρ：混凝土的密度；C：波在桩身的传播速度；A：桩身的截面积。

桩基完整性检测----------低应变反射波法简介一、前言在桩基完整性动力检测诸方法中，由于低应变动力检测仪器设备轻便，成本低廉，现场检测速度快，覆盖面大，受到广大受检单位的欢迎。

为了确保桩基工程的质量，我国相关部门先后编制了一系列规范规程，其中《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）以及《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）的发布实施，使基桩低应变动力检测工作更加严格规范，也为检测报告的统一编写起到规范化的作用。

二、低应变反射波法的原理低应变反射波是基桩工程质量检测普遍使用的一种有效方法，它以检测原理清晰，测试方法简便，成果较可靠，成本低，便于对桩基工程进行普查等特点在成桩质量检测中充分发挥作用。

我国发布实施的现行动力检测规范中反射波法的适用范围中明确指出：该法可以检测桩身混凝土的结构完整性，推定缺陷类型及其桩身中的位置，也可对桩的混凝土强度等级作出估计。

由此可见，它可为基桩工程的成桩质量的分类提供评判依据。

1、基本概念将桩视为一维弹性杆件，用力锤（或力棒）在桩头施加一小冲击扰动力F(t)，产生瞬时激振，激发一应力波沿桩身传播，然后利用速度检波器、速度或加速度传感器接收由初始信号和由桩身缺陷或桩底产生的反射信号组合的时程曲线（或称为波形），最后分析者利用信号采集分析仪对所记录的带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录作出对桩的完整性的判断。

2、应力波基本概念应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。

波阻抗：将桩当作一维杆件，其直径远小于长度的杆件，当遇到桩身阻抗Z= ρ·AC（ρ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积）。

变化界面时，要产生反射和透射。

弹性波在桩身内传播遇到桩身阻抗界面时是垂直入射和反射的。

假定桩界面上段的阻抗为Z1，下段的阻抗为Z2，且不考虑桩周土阻力的影响。

实验报告课程：桩基检测与评定题目：低应变检测桩身完整性与桩基超声波透射法院系：土木工程系专业：年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2012 年7 月 1 日基 桩 反 射 波 法 试 验检 测 报 告一．基本原理基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是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。

当桩身存在明显波阻抗Z 变化的截面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等决定即Z=A C ⋅⋅ρ。

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1Z =111A C ρ，上部波阻抗2Z =222A C ρ①当1Z =2Z 时，表示桩截面均匀，无缺陷。

②当1Z >2Z 时，表示在相应位置存在缩径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1Z <2Z 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=△t ²C/2二．现场检测大致流程是用力锤对桩顶作瞬态激振，以产生脉冲应力波，由设置在桩顶的加速度传感器接收入射波和反射波信号，该信号经电荷放大后，经桩基分析系统处理，根据反射波的时差，相位和幅值即可判断桩身的缺陷位置、类型及程度。

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。

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。

传感器的安装必须通过藕合剂垂直与桩面粘接，此次实验使用的是经口加工的口香糖。

浅析低应变反射波法在检测基桩完整性的应用随着我国国民经济与工程建设的快速发展，基桩检测作为隐蔽工程验收的重要环节，对保证整个工程建设的安全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，理论与实践发展也比较成熟，有比较先进的仪器设备及应用分析软件。

但是总体而言，基桩检测技术在我国的应用发展时间不长，许多测试方法不仅理论上不够完善，实际应用中也存在一些问题。

反射波法虽然发展较快，应用广泛，但同样存在问题和缺点（局限性），同时因其简便快捷、成本低廉，目前有忽视其缺点和适用范围而走向泛滥的趋势。

反射波法是低应变测定混凝土桩桩身完整性的一种检测方法，其经过多年的研究、应用及发展，该项技术已经逐渐走向成熟，事实证明它是一种准确可靠、经济快捷的检测手段。

近年来，随着深层搅拌桩在软土地区的广泛应用，工程上迫切需要一种能够对此搅拌桩桩身质量进行快速有效地分析与评估的检测手段。

但是长期以来，对搅拌桩桩身质量的检测往往只能依赖于钻孔取芯或开挖取样等方法，这些方法尽管直接可靠，但由于其时间长、成本高，所以很难对大批量的搅拌桩进行综合质量评估，其结果也就难免以偏概全。

因此，能否将应用于混凝土桩身质量评价的反射波法成功地应用于搅拌桩，已经成为桩基动测界中一个迫切需要研究及解决的课题。

在国内，到目前为止，反射波法搅拌桩桩身质量还处于探索阶段，尽管有许多学者与同行进行过相关的研究，但是由于所检测的对象具有相当的复杂性（地质环境差异、桩身材料的非严格均匀性、桩周介质阻抗与桩身介质阻抗差异小、施工工艺的差异、测试现场条件的差异），其准确性与可靠性还有待进一步提高与完善。

1.反射波法的理论基础与可行性分析1.1基本原理基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。