影响低应变法基桩检测准确性的因素分析
基桩低应变法完整性检测的探讨
基桩低应变法完整性检测的探讨摘要：当前，建筑行业中存在许多类型的对基桩完整性检测的方式，其中低应变法由于其使用成本较低、操作方法简便等优点，使用最为普遍。
作者结合所学知识与实际遇到的高速公路项目，在文中论述了桩基完整性检测中采用的低应变反射波法的基本原理和检测方法，以及测试结果的模拟图，希望对从事相关行业的同仁有一定的帮助。
关键词：基桩；低应变法；完整性；检测中图分类号：g267 文献标识码：a 文章编号：1 引言所谓的基桩，其实是现代建筑中应用较普遍的一种地基处理技术。
由于基桩的施工存在隐蔽性高、施工地形复杂、施工机械性能不稳、人员素质参差不齐等多种影响因素，所以其质量的保证就需要同时注意多方面的因素。
基桩质量不仅关系到建筑项目的安全性，更关系到人民的财产和生命安全。
所以国家强制规定基桩施工必须进行基桩检测。
基桩检测一般是指桩身的完整性和单桩的承载力两方面的检测，进而到整个基桩工程的检测与评定。
基桩质量好坏直接关系到建筑物的安全，通过质量检测可及时发现和消除基桩工程质量隐患，质量检测是控制基桩质量的重要手段。
在实际工程项目中，由于检测方法使用不准确，或者重视度不够，经常会发生基桩工程质量检测的可靠性不高的情况，为工程留下了隐患，严重的甚至会造成质量事故。
作者结合自己工作的项目，就基桩完整性检测的给出了一些自己的看法。
2低应变法测试的基本原理2.1基本原理测试原理是：用手锤在桩顶面敲击，施加一小冲击扰动力，产生低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做弹性振动，并由此产生应力波的纵向传播；当桩身存在明显波阻抗变化的界面，如桩缩扩径、断桩、桩底和严重离析时，将产生异常反射波，然后利用速度检波器或加速度传感器接受由初始信号和自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)，再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，识别来自桩身不同部位的反射信息，作出对桩的完整性判断。
从低应变检测结果分析基桩常见质量问题
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
素填土 粉土 粉砂 粉砂 粉土 粉砂
灰褐色 黄色， 中密 灰色， 中密 灰色， 中密 灰色， 中密 灰色， 中密一 密实
０７ ． ９ ３３ ． ３ ５６ ． ５ １． ９４ ８ ６６ － ８ 未钻穿
图 ３ ３ 桩低应变检测 曲线 ＃
１ ． 比设计桩长短 ３ ９Ｏ ｍ， ｍ。
表 １ 某工程地质情况
地层编 号 岩土名称 岩土层描述 平均层厚， ｍ
①
素填土
灰、 灰黄色
０ －． ． ３２ ５
② ③ ③ ③ ④
⑤
淤泥粉质粘土 粉土 、 粉砂 淤泥质粉质粘土 粉砂 、 粉土 淤泥质粉质粘土
粉土 、 粉砂
灰色． 流塑 灰黄、 青灰色 ， 稍密一 中密 灰色， 流塑一 软塑 灰色， 稍密 中密 灰色， 流塑
灰色， 中密 密实
３ — １ ． ２． ６ １ ２ ． ． ８３ ７ ０ 一７ ． ｌ． ５ ９ １ －． ． ８１ ０ ０ —． ．３ ８ ４
未钻穿
粉质粘土粉砂互层 灰褐夹灰色， 流塑一 软塑， 稍密 ５８ｌ－ ． ７ 一 ４
灰黄色 、 稍密一 中密 ， 饱和
３ 其他影 响基桩 检 测结果 的 因素
综合分析本地区低应变检测 曲线 ， 发现一些其他 因素将影 响对基桩 质量的判断， 如垫层 没有与桩身分开， 桩头没有处理好等 。
表 ２ 场 区岩土层概况
地层编号 岩土名称 岩土层描述 层厚， ｍ ￣／ ａ ｋ Ｐ
某工程， 其地质 资料见表 ４ 。错 桩 ： 设计桩长 １ｍ， ５ 配桩为：ｒ ｌｒ ５ ＋Ｏ ， ｅ ｅ 混凝土强度等级为 Ｃ ０ 低应变检测结果见图 ４ 从该桩检测 曲线可 以看 ７， 。 出， 在桩顶 以下 ５ 即第一节接桩位 置存在 明显缺 陷。 ｍ，
低应变动测中波速影响因素的分析
低应变动测中波速影响因素的分析低应变动测法是当前桩基检测工作中对桩身完整性检测普遍使用的方法，具有快捷、简便、有效、经济的特点。
而在低应变动测法曲线分析的过程中，波速是一个很重要的参数，波速准确性直接影响桩身缺陷位置判断的准确性。
标签：低应变动测；波速；影响因素；分析0 引言低应变动测主要用于桩基完整性检测，其将基桩看成一维均匀介质，以一维波动理论为基础，通过在桩顶施加一个激励信号产生沿桩身传播的弹性波，当弹性波遇到缺陷或传播至桩底时，波阻抗变化较大，原有的振动发生变化，在缺陷位置会产生一个反射波，由安装在桩顶的检波器接收，通过分析检波器接收到的反射波判断桩身的完整性。
1 低应变检测基本原理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：2 波速影响因素分析本文仅对桩基检测实地测试中的测试波速做相关讨论，主要影响因素为介质及人工操作的差异性。
2.1 客观因素——介质（砼）对波速的影响弹性波在桩身传播速度的影响因素有很多，如砼强度、施工工艺、骨料的品种、粒径等。
但一般认为砼强度影响最大，在相同情况下，弹性波在桩身的传播速度和桩身砼强度呈正相关关系。
图3为湖北荆州某工地基桩检测曲线，该桩桩身砼强度为C30，弹性波在桩身传播速度为3.56km/s，和武汉地区桩身砼强度同为C30的传播速度差距较大。
据了解，该项目砼生产厂家使用的骨料与武汉区别很大，这可能是引起波速差距大的主要原因之一。
2.2 主观因素——激发位置与收发距对波速的影响实际操作中，激发位置与检波器间距对波速的影响体现在两方面：①按照理论，数据处理时应以入射波起跳点为时间零点，若以入射波波峰为时间零点，因波在桩身传播能量衰减会导致频率降低，反射波脉冲宽度增加，产生误差。
但在实际操作中，因反射波起跳位置不易确定，往往以入射波波峰为时间零点，而激发位置与检波器间距越远，脉冲宽度越宽，所测波速误差越大。
基桩低应变反射波法完整性检测的影响因素分析
基桩低应变反射波法完整性检测的影响因素分析作者：陈基元来源：《管理观察》2009年第19期摘要:本文主要介绍了基桩低应变反射波法完整性检测过程中,对影响基桩完整性检测结果的相关因素进行分析,以提高基桩完整性检测的准确性和可靠性,确保基桩低应变检测的质量。
关键词:基桩反射波法完整性检测影响因素1.前言20世纪80年代以来,我国的基桩检测技术、特别是基桩动测技术得到了飞速发展。
它是一门多学科交叉的综合体,也是一门新兴的高新技术,它涉及工程地质、地基与基础、振动理论、波动理论、建筑结构、岩土力学、桩基设计与施工、测试技术和数据分析等专业知识,它随着电子计算机技术和传感器技术的日新月异而飞速发展。
从理论和实践上掌握好这一高新技术,是搞好基桩动测的基础。
基桩低应变反射波法完整性检测的基本原理就是将桩视为一维弹性杆件,用力锤(棒)敲击桩顶,激发产生的应力波将沿桩身往下传播,向下传播的应力波遇到波阻抗变化界面或桩底时将产生反射,通过实测桩顶应力波响应曲线来分析和确定桩身结构完整性,判定缺陷类型、位置及缺陷程度,从而达到检测桩基施工质量的目的。
反射波法与静荷载试验相比具有方便快速、经济实用等优点。
但是,如果不对影响检测结果的相关因素加以分析,认真对待,而盲目地去检测,就不能保证检测结果的准确性和可靠性,其检测结果不能真实地反映桩基工程施工质量,从而导致误判,给工程留下质量隐患或造成经济损失。
2.影响基桩低应变完整性检测的相关因素要保证基桩完整性检测的准确性和可靠性,就必须对检测的每一个环节加以严格的控制,不能放过任何一个可能疏忽的细节,根据基桩检测工作的特点,我们把影响反射波法基桩完整性检测的相关因素归纳为以下几个方面:2.1、现场勘查和资料收集检测单位在接受基桩检测任务以后,应当派人到现场进行实地勘查,收集被检测工程的基本工程概况,岩土工程勘察资料,桩基设计图纸和施工记录,了解桩基施工工艺和施工中出现的异常情况,收集其他有关资料和技术文件。
从低应变检测结果分析基桩常见质量问题
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罱
桩 基础 是土木工程 中广泛采用 的一种基础形式 ，大量用于 各种土木工程 中。常用的基桩 形式有钻孔灌注桩 、预应力管桩 等 。基桩是隐蔽性工程， 基桩质量 出现 问题维修 非常 困难 ， 维修 成本也很高 。基桩施 工质 量将直接影 响建筑 物 （ 构筑物） 的安全
和正常使用 。
灰黄色 灰色、 软塑一 流塑 灰色、 软塑
灰色 灰黄色、 稍密一 中密， 饱和
０ ０５ ．—． ４ ９ １ —． ．５ ０ ０ １ ０ ２． ． —２ ０ ５ ４
０ ～． ． ４ｏ ９ ｏ ０６ ～ ． ． ２Ｏ ０ ６
９ ０ ８ ０
１０ １ １ｏ ｏ
检测资料所反映出来的问题 ，分别对预 制管桩和钻孔灌注桩 的
２ 预 制管桩低 应变检 测分析
根据低应变检测结果 ，本地区施工的预制 管桩 主要存在桩 身浅部 明显缺 陷、 桩身接头存在缺 陷等质量 问题 ， 还有一些 因素
也会影 响检测结果 ，如桩头位置施工的垫层以及检测 时桩头未
处理好等 。
１ 桩身浅部混凝土强度不够 ． ２
某工程 采用钻孔灌注 桩基础 ， 设计桩长 １．ｍ， 身混 凝土 ９ Ｏ 桩 强度等级 为 Ｃ ５ 地质土层情况见表 ２ 施工结束休止期过后 ， ３， 。 进
［】 ３工挖孔灌注桩施工工艺引用【 ． Ｍ】
３ 结束 语
桩基工程 属隐蔽工程，桩基质量的好坏直接关系到建筑 的 安全 问题， 桩基工程质量 的好坏主要取决于两个 因素 ， 即承载力 与桩身质量 ， 而承载力是二者 中的主要因素 。 桩基承载力试验检
测是工程 领域 的重大课题 。
（ 作者单位 ： 安县建筑工程质量检测站） 潮
低应变法检测桩基完整性分析
低应变法是采用低能量瞬态或称稳态激振方式在 桩顶激振，利用低能量的激振力产生沿桩的纵向振动 或沿桩身纵向传播的波动，实测桩顶部的速度时程曲 线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对 桩身完整性进行判定的检测方法。低应变法桩 - 土系 统变形完全在弹性范围内，桩身应变量一般＜0.1%。
基本原理低应变法是采用低能量瞬态或称稳态激振方式在桩顶激振利用低能量的激振力产生沿桩的纵向振动或沿桩身纵向传播的波动实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线通过波动理论分析或频域分析对桩身完整性进行判定的检测方法
Constructional Engineering 建 筑 工 程
低应变法检测桩基完整性分析
□中图分类号：TU473.1 □文献标识码：C □文章编号：1008- 3197（2010）01- 15- 03 □收稿日期：2010- 01- 19 □作者简介：靳雪梅 / 女，1975 年出生，讲师，硕士，太原理工大
学阳泉学院建工系，研究方向为岩土工程。
天津建设科技 2010·NO.1 17
个问题［J］，华北地震科学，2004，22（4）：53- 55.
图 8 断桩工程实例
结语
通过以上对低应变法检测桩基完整性的特征曲线 和实例的分析可以看出，其存在以下不足之处。
（1）低应变法检测基桩完整性基本上不能对截面 的变化程度作出定量评定，而只能对桩身缺陷的存在 作出定性与定位的判断。
（2）大批试桩中能鉴别出肯定合格的基本完整桩 和肯定不合格的严重缺损桩，对许多具有中等程度缺 损桩，较难对其合格性作出判断。
线，反映为一多次反射子波等距出现，振幅和频率逐次
降低；深部断裂似桩底反射，但所计算的波速远大于正
常波速。桩身断裂一般见不到桩底反射。
低应变法在基桩完整性检测中应注意影响精度的几个问题
2023-10-26
contents
目录
• 低应变法简介 • 影响精度的因素 • 提高精度的措施 • 工程实例分析 • 结论与展望
01
低应变法简介
低应变法的基本原理
01
低应变法是一种基桩完整性检测方法，其基本原理是通过在桩顶施加激振信号 ，使桩身产生振动，然后利用加速度传感器或速度传感器捕捉桩身的振动信号 ，再对信号进行处理和分析，以判断桩身的结构完整性和承载能力。
桩身材料性质
桩身材料性质的不均匀性也会对检测结果产生影 响。
桩身完整性
桩身存在裂缝、空洞等缺陷时，会对低应变法的 检测结果产生不利影响。
环境因素
温度
温度变化会影响桩身材料的性 质和仪器的工作性能，从而影
响检测结果。
湿度
湿度过大时，仪器信号容易受到 干扰，从而影响检测结果的准确 性。
风力
风力过大时，会影响仪器的稳定性 ，进而影响检测结果。
应用范围
低应变法不仅可用于预制桩，还 可用于灌注桩、地下连续墙等其 他形式的基桩。
提高精度的意义与重要性
精度对检测结果的影响
精度的高低直接影响到低应变法在基桩完整性检测中的准确性，高精度能够提高 检测的准确性，更好地判断桩的完整性。
重要性
在低应变法检测中，提高精度意味着能够更准确地识别桩的问题，避免误判和漏 检，对确保工程质量具有重要意义。
数据处理
采用合适的信号处理方法，如滤波、去噪等，以 提高检测结果的精度和可靠性。
04
工程实例分析
工程实例一：仪器选择对精度的影响
仪器型号选择
不同型号的仪器具有不同的频率响应和动态范围，选择适合的仪 器可以提高检测精度。
浅析低应变法检测在基桩工程中的应用
浅析低应变法检测在基桩工程中的应用【摘要】本文介绍了低应变反射法对基桩完整性检测的基本原理及检测过程中的各种影响因素，结合实际工程案例对工程中常见的基桩缺陷情况分析总结，为低应变法检测分析过程中提供参考借鉴。
【关键词】低应变法；基桩检测；影响因素1.概述低应变法检测是国内外常见的桩基完整性检测手段之一，其数据采集结合数学、物理学、信号学、计算机科学等各个学科，低应变法检测的重要任务就是现场信号采集与分析，随着低应变信号采集和分析软件的发展和更新，检测工作人员的劳动强度大大减轻了[1]。
低应变检测具有无损检测，操作仪器携带方便，检测过程简单快速，检测费用低，对场地要求相对较少等优势。
可在较短的时间内对工程桩质量进行普查，能有效检测到桩身缺陷及位置，因此被广泛采用于工程基桩检测中。
但是低应变法检测过程受外界干扰较大，在基桩存在多个缺陷和渐变缺陷时，判别困难，当低应变法检测过程中发现桩的异常情况时，常常需要结合现场开挖、取芯检测、静载检测等手段进一步进行验证[2]。
2.检测原理低应变法检测在桩顶施加竖向激震，所产生的应力波沿着桩身向下传播，当桩身存在，缩径、夹泥、空洞、裂缝等异常情况时，将产生反射波，经接收、放大、分析处理后可进行分析，从而判定桩身缺陷位置及桩身完整性[3]。
图1低应变检测原理图基于一维波动理论对桩身完整性反射法进行研究，假设桩为一维线弹性杆[4][5]，桩的弹性模量为E（N/m2），桩的质量密度（kg/m3），桩身波速c（m/s），在细长杆受到撞击后截面位移D（m），由一维波动方程可知，桩阻抗与横截面积、材料密度、弹性模量关系如下：，称Z为桩的广义波阻抗（N*S/m）。
对于完整性信号的反射波与透射波的波动方向和幅值，则应根据前述波在不均匀介质中传播的反射与透射理论决定：（式一）及（式二）当桩身材质阻抗发生变化，桩身阻抗从介质A（阻抗为Z1）进入介质B（阻抗为Z2），则会产生反射波和透射波，令桩身完整性系数β=Z2/Z1。
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影响低应变法基桩检测准确性的因素分析
发表时间：2017-11-09T20:06:21.910Z 来源：《基层建设》2017年第22期作者：许冠惺
[导读] 摘要:低应变法是检测混凝土桩桩身结构完整性的一种间接检测方法,在工程实践中已得到广泛应用,但通过长期的现场检测总结，发现了复杂地质情况对低应变检测结果的影响巨大。
汕头市澄海区工程质量监督检测站广东汕头 515800
摘要:低应变法是检测混凝土桩桩身结构完整性的一种间接检测方法,在工程实践中已得到广泛应用,但通过长期的现场检测总结，发现了复杂地质情况对低应变检测结果的影响巨大。
本文结合工程实例，综合分析了复杂地质情况下影响低应变法检测曲线的因素。
关键词:桩基础；硬土层；嵌岩桩
0 引言
随着国内建筑工程的蓬勃发展，建筑工程的质量控制也受到了更高程度的重视。
为了适应现代建筑工程质量的控制，桩基检测技术已经被广泛应用到公路、铁路、房建、港口等工程质量控制体系。
其中低应变法以其操作简单、携带方便、经济实用等优势，给桩基施工质量控制带来极大的方便。
但是由于该方法在实际检测中受到判定依据以及地质因素的影响，存在着一定的局限性和判定误区。
因此，分析地质条件对低应变法检测的影响具有重要意义。
1 桩周土阻力对波形影响
基桩周围土体，受桩土相互作用的影响，应力波在土体中向下传播的过程中不断衰减，其衰减程度与桩身周边土体性质有关，具体表现为:
(1)导致应力波迅速衰减，使有效测试深度减小；
(2)影响缺陷反射幅值，造成利用幅值进行缺陷定量分析误差加大；
(3)在软硬土层交界面附近产生反射土阻力波，干扰桩身反射信号。
例如，若桩周土某一段为软弱土层，其上下层土质均较硬，则会产生类似缩颈的假缺陷。
因此，场地土层条件对应力波的影响很大，在软硬土的交界面处易出现波形振荡，与缺陷的反射混淆。
工程实例1:某工程冲孔灌注桩，桩径900mm，桩身混凝土强度等级C30，桩长14m。
地层状况在0m～5m为细砂，5m～6m为淤泥质土(流塑)，6m～10m为可塑粉质粘土，实测速度曲线如图1。
从图1中可以看出，除了入射波和桩底反射波外，在细砂和可塑粉质粘土范围内，速度曲线稍向下漂移为正常曲线，距桩顶5m～6m附近，即细砂与淤泥质土交界处，出现类似缩颈的曲线。
但是经过现场土方开挖验证，桩身完好没有出现缩径。
经分析，出现这种现象的原因，是由于土阻力的变化造成的。
在砂土层中，桩周土体阻抗大，应力波的衰减快；在淤泥土层中，桩周土体阻抗小，应力波的衰减慢，造成了类似缩颈的假缺陷。
工程实例2:某工程冲孔灌注桩，桩径1000mm，桩身混凝土强度等级C25，桩长14m。
地层状况在0～5m为软塑淤泥质土，5m～6m为砂砾石层，下部为软塑淤泥质土，实测速度曲线如图2。
但考虑到场地实际土质条件，凭借经验，在淤泥质土和砂层的软硬交界面处，灌注桩易出现缺陷，故该桩的实际缺陷可能比曲线反映出的情况更为严重。
于是对该桩进行取芯试验以验证，发现9m～12m附近桩身夹泥，为严重桩身缺陷。
经分析，8m～12m附近为淤泥土和砂层的交界处，由于硬土里拔管要克服较大的摩阻力，一旦导管拔出进入软土层，土体摩阻力会突然减小。
施工时若控制不当，导管拔管速度突然加速，造成软、硬土层交界处桩身出现严重缩径，甚至断桩。
所以，在检测人员对曲线进行判断时，在软、硬土层交界面附近反映出的缺陷需要格外重视。
3 嵌岩桩持力层对波形影响
分析嵌岩桩的检测信号，首先要积累检测经验，注重收集相关检测数据，明确所测桩的工艺、地质特性、桩身混凝土强度、桩身入岩深度，再根据嵌岩桩检测曲线的特征，正确辨认嵌岩桩的入岩程度，才能对嵌岩桩测试曲线做出正确的分析和判断。
对于嵌岩桩，普遍认为桩底持力层的基岩作为桩端的固定端，应力波在到达桩底后产生的反射波应符合n＜1时在桩中传播的特征(n为波阻抗比)。
在《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)中也规定:当桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时，应采取其他方法核验桩端嵌岩情况。
但实际上，嵌岩桩的桩底反射信号对不同施工工艺的桩是不同的，一般来说，对于没用泥浆护壁或干作业的嵌岩桩，由于浇灌的混凝土从进入持力层开始就与岩石结合成一体，这样当应力波到达嵌岩面时就产生一个与锤击脉冲相反的反射信号(一般进入岩石是从强风化到中风化再到弱风化)，真正的桩底信号很难测到。
对于采用机械成孔且有泥浆护壁的嵌岩桩，由于桩侧有泥浆的原因，混凝土很难与基岩结合成为一体，测得的桩底信号跟桩底形成的沉渣有直接的关系，对信号仔细分析可定性判断沉渣情况:
(1)桩底反射曲线是单一的与锤击脉冲相反的信号，则表明该桩桩底直接接触持力层基岩；
(2)桩底反射信号先出现与锤击脉冲同向的信号，接着出现一个反向的信号，则是应力波先在沉渣界面反射了同向的信号，再穿过沉渣面到达基岩面并反射反向的信号，这种情况表明沉渣面厚度较薄，应力波还没有被沉渣阻隔并继续向下传到基岩层并反射信号回桩顶；
(3)桩底反射信号为单一的与锤击脉冲同向的信号，这表明该桩桩底沉渣过厚，应力波在到达桩底后被沉渣所阻隔没有传达桩底基岩。
工程实例4:某工程采用1000mm直径灌注桩，持力层为中风化花岗岩，某工程桩桩长22.0m。
经钻芯法检测发现其桩底沉渣厚度不合格，达
60mm，该桩低应变法曲线如图4所示，图中22.0m处为该桩桩底反射信号，与锤击脉冲相反，验证了该桩桩底沉渣的结论。
后该工程桩经沉渣清洗并注浆，从图5复测的低应变法曲线中明显可以看到桩底只有单纯的基岩反射信号。
说明该桩经工程处理后注浆形成的桩底已与基岩较好的结合，处理效果较好，达到验收标准。
4 结论
综上所述，低应变检测，由于其检测便捷、效率高已广泛采用，在低应变检测中，我们需严格按低应变检测要求，对低应变法的各种影响因素有透彻的了解，并结合设计桩型、成桩工艺、地质条件综合对桩身完整性分析、判定，不放过任何桩身缺陷。
还需协助施工单位分析缺陷产生的原因，确保桩基工程的施工质量。
参考文献
[1]高振慧.浅析低应变基桩检测在施工中的应用[J].山东工业技术.2017(10).
[2]赵蕴林,吴磊,吕航,刘力豪.桩体完整性检测中低应变反射波法误判因素研究[J].四川理工学院学报(自然科学版).2017(02).。