低应变反射波法桩基检测
低应变反射波法检测细则
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。
低应变反射波法检测细则
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。
水利工程桩基检测中低应变反射波法的应用
1 . 2 低应变反射波法现场实测技术要点 (1 ) 桩头处理技术. 对于桩基础现场实测信号工 作而言， 检测成功的最开始要注意的是处理好桩头， 包 括浮浆层的清理, 表面外露混凝土的处理, 检测点位置 整平和清理等工作 ， 只有保证了桩头的清洁 ， 不破损 , 无杂物且干燥， 才能确保检测结果的 真实稳定可靠 . 部分工程中对于桩头处理重视程度不够， 而是直接测 试素混凝土表面， 这种情况下不管传感器类型如何, 传 感器安装工艺如何 , 测试信号多强都不能贴合实际的
图 1 低应变反射波法完整检测桩基测点布置方法
高频段的检测， 低频段检测往往受到幅频特性限制， 探 测到的结果不能明显反应浅层桩基缺陷， 针对加速度 的测试方法对于频响信号的依存性较小， 灵敏度高, 振 荡少且可以明显的反映出内部缺陷. ( 3) 选择激振点和激振方法技术 . 现场实测信号 采集时所能达到的信号强度很大程度上影响着采集信 号的质量 ， 实心桩检测的时候要求激振点布置在桩中 心处， 空心桩检测的时候要求锤击位置集中在传感器 安装的位置水平面上. 大型的和较长的桩基检测通常 使用大铁球或者是力棒制造激振， 凭借其较大的重量 ,
应力波的传播规律 .低应变反射波法检测桩基完整性 � 身半径的 2 /3 3 /4 处， 测试空心桩则需要布置传感器 ， 结果受传感器布置位置和选择激振点方法影响很大 到锤击点平面上， 通常是在桩身壁厚的 2 倍位置 ， 保证 选择测试点是该方法的重点， 不合理的位置严重威胁 测试效率和检测结果的精确程度 ， 工程中常用的检测 点布置法主要有 3 种. 见图 1 . 这个平面同桩心垂直线呈直角. 安装传感器需要使用 耦合剂粘贴到桩面上， 保证垂直角度， 常用的耦合剂有 牙膏, 橡皮泥和凡士林等. 安装完传感器之后， 用手指 轻轻弹击传感器的侧面观察， 如果没有丝毫挪动表示 安装完好， 但是如果没有耦合到位就会引起检测到的 信号有明显震荡等不良现象 ， 对实测分析影响非常大 . 现在的低应变反射波法检测桩基主要是针对桩基加速 度和速度两个参数 ， 针对速度的测试方法较为适用于
基桩动力检测低应变反射波法
基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身阻抗存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将发生反射波，经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息，据计算桩身波速，以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。
一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。
由一维波动理论可知，桩阻抗是其横截面积，材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗（单位为N⋅s/m），c为桩的声波速度（单位为m/s），E 为桩的弹性模量（单位为N/m2），ρ为桩的质量密度（单位为kg/m3），ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率（单位为kg/m2s）。
将一维波动理论用于线弹性桩（桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径）。
在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，此波以波速c沿桩身向下传播。
假定桩的材料沿长度不变（即ρc不变），则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。
截面的任何变化都使部分入射波产生反射。
反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。
（一）不考虑桩周阻尼的的影响，桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。
由式（1.2）及式（1.3）可得：（1）对于截面均匀，无缺陷的桩，即A1=A2，或Z1=Z2，则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见，均匀桩不产生反射波，入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。
若在桩的顶端安装加速度传感器，则可测得各截面反射波加速度信号（或速度信号）为零。
低应变反射波法检测桩基
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。
桩基完整性(低应变试验)试验方法
1 桩基完整性(低应变试验)1、1一般规定:（1）低应变反射波法适用范围为:混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩及CFG 桩。
（2）对桩身截面多变且变化幅度较大灌注桩,应采用其她方法辅助验证低应变法检测得有效性。
（3）受检桩混凝土强度不应低于设计强度得70%,且不应低于15MPa 。
1、2检测原理:低应变法目前国内普遍采用低应变反射波法,为狭义低应变法,其通过采用瞬态冲击得方式(瞬态激振),实测桩顶加速度或速度响应曲线,以一维线弹性杆件模型为依据,采用一维波动理论分析判定基桩得桩身完整性。
因此基桩必须符合一维波动理论要求,满足平截面假定与一维线弹性杆件模型要求,一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态激励有效高频分量得波长与桩得横向尺寸之比大于5。
1、3检测方法及工艺要求(1)检测前得准备工作a 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度得70％,或期龄不少于14天时方可报检。
b 施工单位填写报检表,经监理工程师签字确认后,至少提前2天提交给现场检测人员。
c 施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数与资料。
d 检测前,施工单位做好以下准备工作:①剔除桩头,使桩顶标高为设计得桩顶标高。
②要求受检桩桩顶得混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同。
③灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损部分,并露出坚硬得混凝土表面。
④桩顶表面平整干净且无积水。
⑤实心桩得第三方位置打磨出直径约10cm 得平面,平面保证水平,不要带斜坡;在距桩第三方2/3半径处,对称布置打磨2～4处(具体见图1),直径约为6cm 得平面,打磨面应平顺光洁密实图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图0.8m<D≤1.25m D≤0.8m图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图⑥当桩头与垫层相连时,相当于桩头处存在很大得截面阻抗变化,会对测试信号产生影响。
因此,测试前应将桩头侧面与断层断开。
⑦准备黄油1～2包,作为测试耦合剂用。
⑧在基坑内检测,应提前将基坑内水抽干,并搭设好梯子,便于上下。
桩基检测方法及目的
冲孔桩检测方法及检测依据一、低应变反射波法；1低应变动力检测方法原理反射波法是建立在一维弹性杆波动理论基础上，在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异界面时（如桩底断桩和严重离析部位、缩径、扩径）将产生反射现象，经接收放大滤波和数字处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，利用波在桩体内传播的速度和相位变化判定桩身质量和缺陷位置。
2测试系统包括激振设备（手锤）、磁电式速度传感器、信号采集分析仪（RS-1616K(S)高低应变基桩动测仪），该系统经检定在有效检定期内。
3保证措施：①桩头位置：桩顶面平整、密实，并与桩轴线基本垂直。
②传感器安装应与桩顶面垂直，用耦合剂粘结时，具有足够的粘结强度。
③激振位置：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为距桩中心2/3半径处。
④激振方式为锤击方式。
4现场测试步骤：桩头处理－>用黄油安装传感器－>调试动测仪参数（采样间隔、增益等）－>激振、接收信号－>重复激振，直至信号一致性良好－>进行下一根桩检测。
二、高应变检测；高应变原理为：用重锤(重量大于预估单桩极限承载力的 1.0～1.5%)锤击桩顶，检波器测出桩顶的力和速度随时间变化的曲线，利用实测的力(或速度)曲线作为输入的边界条件，通过波动方程数学求解，反算桩顶的速度(或力)曲线。
如果计算的曲线与实测的曲线不吻合，说明假设的模型及参数不合理，应有针对性地调整桩土模型及参数，再行计算，直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好，且难以进一步改善为止。
利用假设的模型及参数计算基桩的竖向承载力。
三、单桩竖向抗压静载试验1）工艺流程；选桩→裁桩→桩头处理→试验设备安放→加载→卸载2）桩头处理；2.1与地坪标高大致相同的桩无需进行裁桩处理；2.2高于地坪标高的桩，应在施工方裁桩后打磨平整；3）试验设备安放试验设备安装时遵循先下后上、先中心后两侧的原则，安放承压板，然后放置千斤顶于其上，再安装反力系统，最后安装观测系统。
桩基完整性(低应变试验)试验方法
1 桩基完整性（低应变试验）1.1一般规定：（1）低应变反射波法适用围为：混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩及CFG 桩。
（2）对桩身截面多变且变化幅度较大灌注桩，应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
（3）受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应低于15MPa 。
1.2检测原理：低应变法目前国普遍采用低应变反射波法，为狭义低应变法，其通过采用瞬态冲击的方式（瞬态激振），实测桩顶加速度或速度响应曲线，以一维线弹性杆件模型为依据，采用一维波动理论分析判定基桩的桩身完整性。
因此基桩必须符合一维波动理论要求，满足平截面假定和一维线弹性杆件模型要求，一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态激励有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比大于5。
1.3检测方法及工艺要求（1）检测前的准备工作a 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，或期龄不少于14天时方可报检。
b 施工单位填写报检表，经监理工程师签字确认后，至少提前2天提交给现场检测人员。
c 施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数和资料。
d 检测前，施工单位做好以下准备工作：①剔除桩头，使桩顶标高为设计的桩顶标高。
②要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同。
③灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损部分，并露出坚硬的混凝土表面。
④桩顶表面平整干净且无积水。
⑤实心桩的第三方位置打磨出直径约10cm 的平面，平面保证水平，不要带斜坡；在距桩第三方2/3半径处，对称布置打磨2～4处（具体见图1），直径约为6cm 的平面，打磨面应平顺光洁密实图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图0.8m<D≤1.25m D≤0.8m图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图⑥当桩头与垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，会对测试信号产生影响。
因此，测试前应将桩头侧面与断层断开。
⑦准备黄油1～2包，作为测试耦合剂用。
⑧在基坑检测，应提前将基坑水抽干，并搭设好梯子，便于上下。
反射波法低应变检测
12
2、弹性波在杆内的传播 （引入几个公式： V c
广义波阻抗：
F 胡克定律： E EA
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（1）弹性波在杆的固定端和自由端的反射
当杆中传播的应力波到达杆的另一端时将发生波的 反射，其情况视边界条件而异，边界条件对于入射波来 说，是在入射波波阵面后方的一个新扰动，这一扰动的 传播就是反射波，反射波的具体情况应根据入射波与反 射波合起来的总效果符合所给定的边界条件而定，对于 弹性波来说，入射波与反射波的总效果可按叠加原理来 确定。 两弹性波相互作用后杆中质点速度V3和应力σ3分别为 V3 = V1 + V2 σ3=σ1+σ2
21
1、反射波法基本原理
是在桩顶竖向激振，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）或桩身截面 积发生变化（如缩颈或扩颈），将产生反射 波，经接收、放大、滤波和数据处理，可识 别来自不同部位的反射信息，通过对反射信 息进行分析计算，判断桩身混凝土的完整性， 判定桩身缺陷程度及其位置。
上式整理后可得：一维杆应力波波动方程
2 2u 2 u c 0 2 2 t x
式中 的物理意义即为弹性波 在杆件内的传播速度
25
2、时域分析：
取桩身某段为一个分析单元，其介质密度、 纵波波速、横截面积和弹性模量分别用、c、A、 E表示，令Z=cA=EA/c 当桩身几何尺寸或材料物理性质发生变化时， 相应的、c、A发生变化，其变化发生处为波阻 抗界面。将波阻抗的比值表示为
a、如有V2=－V1，则V3=0，σ3=2*σ1，即两波相遇界而处质点速 度为零而应力加倍，这相当于法向入射弹性波在固定端（刚壁） 的反射。 b、如有V2 =V1，则有V3 = 2V1，σ3 = 0，即两波相遇界而处应力 为零而质点速度加倍，这相当于法向入射弹性波在自由端（自由 14 表面）的反射。
基桩低应变反射波法检测
• 引言 • 低应变反射波法检测原理 • 基桩低应变反射波法检测流程 • 基桩低应变反射波法应用实例 • 基桩低应变反射波法优缺点 • 未来展望与研究方向
01
引言
基桩检测的重要性
01 02
确保结构安全
基桩是建筑物的基础，其质量直接关系到建筑物的安全性和稳定性。通 过检测基桩的质量，可以及时发现潜在的问题，避免因基桩质量不达标 导致的建筑物损坏或倒塌。
提高工程质量
对基桩进行检测是工程质量控制的重要环节。通过检测，可以及时发现 施工中的问题，采取相应的措施进行纠正，提高工程质量。
03
降低维护成本
如果基桩存在质量问题，将会导致建筑物在使用过程中出现各种问题，
如沉降、开裂等。通过基桩检测，可以及时发现并处理问题，避免因小
问题积累导致大问题出现，从而降低维护成本。
数据处理与结果分析
数据预处理
对采集到的原始数据进行滤波 、去噪等处理，提高数据质量
。
波形分析
对处理后的数据进行波形分析 ，识别和提取反射波信号的特 征参数。
结果判定
根据反射波信号的特征参数， 结合基桩设计参数和施工情况 ，对基桩质量进行判定。
出具检测报告
将检测结果整理成报告，提供 给相关单位或个人使用。
量基桩进行检测。
实时性强
低应变反射波法可以在基桩施工完成 后立即进行检测，提供实时反馈，有
助于及时发现和解决问题。
覆盖范围广
该方法适用于各种类型的基桩，包括 灌注桩、预制桩等，覆盖范围较广。
无损检测
该方法不会对基桩造成损伤，可以保 证基桩的完整性。
缺点
对检测人员要求高
受环境因素影响较大
低应变反射波法需要经验丰富的专业人员 进行操作，对检测人员的技能和经验要求 较高。