桩基低应变典型波

低应变反射波检测桩身缺陷性分析黄恒英黄燕陈文摘要低应变反射波法桩身完整性的检测，依据弹性波理论，视桩体为一维弹性杆件而建立起来的原理，应用在工程桩测试，但在测试技术上，有很多值得探讨的问题及完善方面。

本文主要从理论与工程实例结合分析，浅谈基桩完整性检测效果。

关键词低应变反射法基桩质量检测工程实例验证与分析一、前言低应变反射波法检测桩身完整性已应用多年，国内外许多专家对基桩完整性检测技术做了大量研究，并取得较为成熟的技术经验。

在实际工程桩测试中，根据测得的反射曲线信号，利用反射波能量初至，相位和频率特征，来判别桩身质量。

目前在检测中，会遇到测试效果不理想，导致难以识别桩底信号或桩身缺陷性质，容易对缺陷造成误判，漏判等现象。

如能准确地判断桩身质量排除工程隐患，可以确保工程质量。

本文主要是从理论结合工程实例，对基桩低应变完整性检测技术进行分析和判别。

二、低应变反射波法基本机理低应变反射波法适用于检测混凝土的桩身完整性判定、桩身缺陷的程度及位置。

假定桩为一根均匀各向同性的一维弹性件体，根据桩的轴向振动微分方程的建立和求解，设桩身混凝土的波速C及桩身缺陷的深度L`可按下列公式计算：C=2L/△T ① L`=1/2C m△tx②式中：L—测点下桩长（m）；△T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）;△tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰的时间差（ms）；Cm—桩身波速的平均值（m/s）；根据波动理论，弹性波在桩身内轴向传播的基本规律由如下方程来表达：δR=F•δx③UR=-F•ux ④F=Z2-Z1/Z1-Z2 ⑤δR,δx分别为反射波,入射波应力;UR, ux分别为反射波,入射波的质点振动速度;F为反射系数;Z1和Z2为反射界面两侧介质的广义波阻抗(假设弹性波从Z1介质进入Z2介质)。

从上述③、④、⑤式得出，可以看出反射波相位特征与桩身缺陷的关系（见表），以此可以判别桩身质量。

三、低应变反射波法对不同类型缺陷桩的判别特征通过上节理论推理和收集有关资料，结合一些典型桩实测情况,对各种缺陷桩的判别归纳如下几点:1、完整桩完整桩实测曲线波形反射很规则，波列清晰，桩底反射波较明显，易于读取反射波列到达时间，桩身混凝土平均波速较高。

桩基检测方案工程名称：建设单位：检测方法：低应变法、声波透射法、钻芯法及高应变法编制单位：编制人：审批人：编制日期：一、工程概况本项目位于广东省，采用冲孔灌注桩基础，桩径为φ1200～φ1800mm，设计混凝土强度为C35，总桩数为72根。

二、检测目的和依据2.1 检测依据根据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2003,现提供基桩检测的详细施测方案。

2.2 检测目的根据相关规范、规程要求及本项目的特点，确定采用以下检测方法进行检测：（1）低应变法检测：目的是检测桩身结构完整性，并为高应变和钻芯检测桩确定桩位提供依据。

（2）声波透射法检测：目的是检测桩身结构完整性。

（3）钻芯法检测：目的是检验桩身砼质量、桩身砼强度是否满足设计要求；桩底沉渣是否符合设计及施工验收规范要求；桩底持力层是否符合设计要求；施工记录桩长是否属实。

（4）高应变法检测：目的是检测单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。

三、检测项目和具体内容3.1 低应变检测3.1.1 检测数量根据本项目的要求，确定抽检数量为37根。

检测桩号由相关单位确定3.1.2 检测设备检测仪器采用岩海公司出产的RS-1616K(p)基桩动测仪。

3.1.3 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，检测分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线性弹性杆，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（C2 = E/ρ）,广义波阻抗为Z＝AρC，推导可得桩的一维波动方程：∂２u／∂t２＝C2∂２u/∂x2-R/ρA假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z1）进入介质II(阻抗为Z2)时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令桩身质量完好系数β＝Z2／Z1，则有Vr=Vi×(1-β) ／(1+β)Vt=Vi×2／(1+β)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tx由下式确定Lx=C×tx/23.1.4 技术要求1、检测桩头处理（由施工单位完成）（1）凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出坚硬的混凝土表面，使桩顶表面平整干净无且无水。

现场检测技术方法
安装传感器
传感器安装点及其附近不得有缺损或裂缝； 当锤击点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离
宜为桩半径的三分之二； 当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距
离不宜小于桩半径的二分之一； 对于预应力管桩，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心
构成的平面夹角宜为90度。
T1
Toe
-0.02
Vel
0 5 10 15 20 25 m
从检测波形上看，该桩在距桩顶16米左右处同相反射信号较强，桩身完整性 存在比较严重的缺陷，判定该桩为Ⅲ类桩。结合地质报告，该桩所处主要地 层结构为卵石层和亚粘土层，判定缺陷类型为夹泥。后据施工单位反映，该 桥场地地质情况比较差，成孔比较困难，钻孔过程中经常会出现孔壁坍塌的 情况。该桩桩身夹泥缺陷明显，此缺陷的形成有以下几个原因：其一主要是 混凝土灌注过程中出现了局部塌孔的情况，泥土挤入桩身；其二是施工单位 在处理坍孔或加大泥浆稠度时直接加入孔内的粘土在施工中被分散成泥团、 泥块，在灌注混凝土时夹入桩身；其三是缺陷位置处的混凝土灌注速度不正 常，低于正常灌注速度，当混凝土下泄时，不足以将泥浆全部挤出，造成夹 泥的缺陷。
Ⅳ类桩实例分析
cm/s
0.01 0.01 0.00
2: # 156
MA: 2.00 MD: 2.00 LE: 40.00 WS: 4000 LO: 0.77 HI: 0.00 PV: 0 T1: 63
T1
Toe
-0.01
Vel
0 5 10 15 20 25 30 35 40 m
从检测波形上看，该桩在距桩顶24米处同相反射信号非常强，并且可以见 到该缺陷的二次和三次重复反射，见不到桩底反射信号，故判断该桩为断 桩。后经事故调查得知，该起断桩事故与地质情况无关，为人为原因造成。 当时施工单位在对该桩灌注过程中，发现所购商品混凝土坍落度连续七车 不满足施工质量要求，最小的为11cm，最大的为15cm，随即对该商品混凝 土清退出场，等合格的商品混凝土到场后，此时该桩已经中断灌注混凝土 2.5至3个小时，继续灌注时导管内混凝土已经不能顺利下落，施工单位随 即采取敲击导管并利用25吨吊车小幅度上下往复运动导管，强行使混凝土 下落，此时孔内混凝土已经凝结，不可能继续上浮，最终形成二次浇筑面 造成断桩。这是一种典型的断桩形成原因。

线路／路基低应变反射波法在桩基施工质量检测中的应用钟亮根(京福闽赣客运专线有限公司，福州350000)摘要：随着桩结构越来越广泛的应用于地基加固，如何检测成桩质量成为控制桩基础施工质量的关键。

在介绍低应变反射波法检测桩基完整性的原理、缺陷类型及位置的判定依据、检测影响因素的基础上，以合福客专D K365+676．48～D K365+739．50段C20钻孔灌注桩地基加固路基为工程背景，采用R SM—PR T低应变仪及其所配套的时域分析软件，并结合地质、施工记录资料对桩实测波形进行反演分析，分析结果为3—2号桩在3．30i n处存在离析或夹泥。

研究表明，低应变反射法能准确地反映成桩的缺陷位置及程度，为桩基施工质量的控制提供了指导依据。

关键词：桩基；反射波法；施工质量；波阻抗中图分类号：U238；U213．1文献标识码：B文章编号：1004—2954(2012)04—0035—03A ppl i cat i on of L ow St r ai n R ef l ect i onW ave M e t hod i nC ons t r uct i on Q ual i t y T es t i ng of Pi l e F ounda t i onZ H O N G Li a ng—gen(B ei j i ng-Fuzhou Pas senger D edi cat ed R a i l w a y L i ne Fuj i an-Ji angxi Sec t i on C o．，Lt d．，F uz h ou350000，C hi na)A b s t r a ct：A s pi l e f ound at i on i s bei ng us ed m or e and m or e w i d el y f or subgr ade r e i nf or ce m ent，how t o t e stt he qual i t y of pi l e f oundat i on af t e r cons t r uct i on i s a l so be com i ng t he ke y poi nt t o cont r ol pi l e f ou ndat i oncons t r uct i on qual i t y ac cor di ngl y．I n t h i s pa pe r t he l ow st r ai n r ef l ect i on w a v e m et hod use d f or pi l ef ound at i on t es t i ng a r e i nt r oduc ed，i ncl udi ng t he i nt egr i t y—t es t t he or y，def e ct t ype a nd defect l ocat i oncr i t er i ons，and t he i nf l uence f a ct or s．The subgr ade a r e c i t ed as an e xa m pl e w hi ch w as r ei nf or ced byC20cas t—i n—si t u bor ed pi l es i n D K365+676．48～D K365+739．50s ect i on of H ef e i—Fuz hou Pas s en ger—ded i cat ed L i n e．I n com bi na t i on w i t h geol ogy dat a and cons t r uct i on dat a，t he R SM—PR T st r ai n gag e andt i m e．dom a i n anal y s i s s of t w ar e m at c hed w e r e ut i l i z ed t o back cal cu l at e and anal yze t he w ave pat t er nsm ea s ur ed f r om t he pi l e f oundat i on．T he anal ys i s r es ul t s s how ed t ha t t her e w as s egr egat i on o r m ud i n t heN o．3—2pi l e at t he de pt h of3．30m．B as ed on t he r es earch，i t i s c oncl uded t hat t he l ow st r ai n r ef l ect i onw ave m et hod ca n accur at el y r ef l e ct t he defect l o cat i o n a nd defect degr ee of pi l e f ounda t i on，SO it ca npr ov i de gui da nc e f or con t r ol l i ng t he pi l e f ou ndat i on cons t r uct i on qua l i t y．K ey w or ds：pi l e f oundat i on；r ef l ect i on w ave m e t hod；const r uc t i on qual i t y；w ave i m pe da nce近年来，随着工程建设的快速发展，桩基础作为一种有效、安全、可靠的基础形式在地基处理中得到了广泛的应用。