浅析复合载体夯扩桩的桩底低应变反射波特征
桩基检测中低应变反射波法的应用探讨
桩基检测中低应变反射波法的应用探讨发布时间：2021-06-30T16:33:28.447Z 来源：《城镇建设》2021年第4卷2月第4期作者：刘显武[导读] 本文主要对低应变反射波检测的基本原理和低应变反射波检测的缺陷成因及缺陷特征进行了分析，并就提高低应变反射波检测准确性的若干方法进行了论述，以供同仁参考。
刘显武广州市花都区建设工程质量监督检测室摘要：本文主要对低应变反射波检测的基本原理和低应变反射波检测的缺陷成因及缺陷特征进行了分析，并就提高低应变反射波检测准确性的若干方法进行了论述，以供同仁参考。
关键词：桩基检测；低应变反射波法；基本原理；缺陷成因；一、前言桩基属地下隐蔽工程，无法采用简单、直观的方法对其质量进行检测，且受施工工艺等多方面影响，其质量较难保证。
为保证桩基安全可靠，质量检验是十分必要的桩身完整性检测技术。
低应变反射波法是在这种工程需要和技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法，具有操作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点，是目前桩基质量检测规范首推的桩身完整性检测方法，在桩基检测当中得到了广泛的应用。
二、低应变反射波检测的基本原理低应变反射波法是假设桩为等截面的细长杆，四周无侧阻力作用，顶端受激振力或其他振动形式的冲击后，冲击能量都以应力波的形式沿桩身传递，传递过程是以一维波动方程为数学模型[1]。
且杆件截面变形仍然保持平面，杆件变形与受力成正比，由振动理论基础得知，桩体纵向振动的微分方程为:（1）其中， u为桩身在z方向上的位移；C为应力波沿桩身的传播速度， C=， E为材料弹性模量，ρ为介质密度。
其桩身波阻抗，纵波波速及缺陷位置的计算表达式分别为:其中， Z为桩身波阻抗；A为桩身横截面面积；L为桩长；t为桩底反射波双程旅行时间；L＇为桩身缺陷位置；t＇为缺陷处反射波双程旅行时间。
值得注意的是，波速由实测值决定，通常实测的波速是桩的平均波速，因此，确定缺陷位置时要适当考虑这一因素的影响。
基桩低应变反射波法检测技术浅析
基桩低应变反射波法检测技术浅析摘要：桩基动测技术是一门交叉学科，它不仅涉及建筑工程、地质学、材料科学而且是声学、电子技术、计算机技术的综合应用。
本文阐述了反射波法检测原理，对桩基动测中低应变反射波法的要点以及检测数据分析处理与结果判定。
关键词：基桩低应变；反射波；桩身完整性1 引言低应变反射波法在国内外使用最普遍的基桩完整性检测手段之一，其优势在于反射波法现场操作简单，仪器设备便于携带，波形容易判断，以及速度快、成本低，适合大面积测桩等特点，受大部分检测机构广泛应用。
2 检测原理基桩低应变法检测桩身结构完整性的原理是：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，（），广义波阻抗为；推导可得桩的一维波动方程为，即：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。
令桩身结构完整性系数，则有：缺陷的程度根据缺陷反射波的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定： 3.1 选择现场测试时间对于混凝土灌注桩试验宜选择在混凝土龄期大于14天或混凝土强度大于15Mpa，对长桩选在混凝土到达龄期后，对于打入的预制桩，桩打入后立即进行低应变检测，更有利于获得桩底反射，因为刚打入的桩侧摩阻力远小于1-2周后的侧摩阻力。
3.2 桩头处理首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；桩顶表面应平整干净且无积水；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。
对于预应力管桩，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。
3.3 传感器安装（1）传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄；必要时可采用冲击钻打孔安装方式，但传感器安装面应与桩顶面紧密接触。
浅谈桩基检测中低应变应力波反射法的应用
浅谈桩基检测中低应变应力波反射法的应用摘要：现阶段，桩基础成为土木工程中主要的基础形式之一，而桩基检测工作是一个不可缺少的重要环节。
基桩动力检测方法具有费用低、速度快、方便、无损等优点，越来越受到人们的重视和欢迎，低应变反射波法在基桩动力检测方法中应用最广，其健康有序地发展和应用，对我国的工程建设有着非常重要的理论意义和实用价值。
文章就这一检测技术的相关问题进行简要的阐述和分析，以供参考。
关键字:动力检测；低应变反射波法；桩基检测1．前言桩基础作为一种基础形式，已经越来越广泛地应用在包括高层、超高层建筑或大型桥梁等工程建设中。
它属于隐蔽性工程，起着将结构上部荷载传递到较深和较好地层中的作用，是构筑物的重要组成部分，对工程结构质量起着极其重要的作用。
因此，当前桩身的质量完整性检测对桩基工程而言具有极为重要的意义。
基桩动力检测方法具有费用低、速度快、方便、无损等优点，越来越受到人们的重视和欢迎。
动测法在国内起步近三十年，但推广应用才十年，在这十余年中的发展中，我国动测技术己经取得了一系列可喜变化，在近l0多的时间内就有许多种动测仪相继问世，并在测桩实践中得到广泛应用。
但动测技术仍属发展中的技术，经验和理论有待进一步积累和完善。
2．动力检测方法及其低应变应力波反射法2．1动力检测方法动力检测根据作用在桩顶上的能量大小，分为高、低应变两种类型：1、高应变法当作用在桩顶上的能量较大时，根据直接测得的打击力与设计极限值，可计算相应动测“极限承载力”，这便是高应变法。
目前高应变法有动力打桩公式法、波动方程分析法、case法、曲线拟合法、锤击灌人法和动静法等。
2、低应变法作用在桩顶上的能量较小，仅能使桩土间产生微小扰动，这类方法称之为低应变法。
低应变法有机械阻抗法、反射波法、球击法、动力参数法和水电效应法等。
它们都是通过在桩头施加激振、桩头接收，然后分析桩的动态响应特性来判别桩身质量。
它们的区别主要表现在激振方式、检测系统和分析方法上。
探析建筑地基桩基础检测中的低应变反射波法应用
探析建筑地基桩基础检测中的低应变反射波法应用摘要：现代建筑规模一般都比较大，并且大型建筑通常都需要有坚固的桩基去承受巨大压力，而桩基检测是衡量建筑牢固性能的必要条件。
针对桩基容易出现的扩径、缩颈、离析等缺陷，低应变反射波法的合理运用能够有效检测出此类问题，基于此，本文阐述了现代建筑工程建设常用的桩基检测技术以及低应变反射波应用原理，对建筑地基桩基础检测中的低应变反射波法应用及其注意事项进行了探讨分析。
关键词：建筑工程；桩基检测技术；低应变反射波法；应用；原理；注意事项1.现代建筑工程建设常用的桩基检测技术分析1.1低应变检测波法。
其工作原理表现为：先用小锤敲击桩基的底部，这样桩中的应力波信号就会传递给已经粘贴在桩顶的传感器，借助于相应的应力波理论便可以进一步的分析我们所要检测的桩基的土体系的动态响应，之后详细的分析所测得的频率信号和速度信号，这样就可以得到了所要检测桩基的完整性。
采用这一方法来检测桩基，可以准确的找大桩基中存在的问题和缺陷，并可以判定桩身的完整性类别。
1.2超声波检测法。
现代建筑工程建设的桩基检测工作中，超声波检测是一种应用的最早也最为广泛的检测方法，其工作原理为：在进行桩基混凝土的灌注作业之前，应先将若干根声测管预埋到桩内，它们实际上就是超声脉冲发射与接收探头的通道，所选用的设备为超声探测仪，其可以准确的测得超声脉冲经过每一个横截面的声波参数，通过对形象的判断以及对特定的数值判定来找到桩基内砼缺陷的大小、位置以及类型，最后还会得出混凝土的强度等级和均匀性指标。
采用这一方法对桩基进行检测，可以准确的找到混凝土灌注桩桩身缺陷的位置、范围和性质，还可以评定出其质量等级。
1.3钻孔抽芯法。
这一检测方法主要采用的是钻孔机这一设备，其会先对需要检测的桩基进行抽芯取样的工作，根据所取出的芯样来分析和判断桩基的局部缺陷情况、持力层情况、桩底的沉渣厚度以及混凝土强度等内容，这种方法具有一定的局限性，通常只适用小范围的桩基检测工作，还是应以无损检测技术来评定桩基的等级。
低应变反射波法检测扩径桩问题探讨
余根 ) ,逐一进行开挖或采用其他检测方法验证 ,无论 从经济还是工期方面考虑 ,代价都是庞大的 。鉴于大 部分基桩均存在超灌现象 ,选择部分典型检测曲线 (如上所列 )的基桩进行验证 。通过采取取芯 、开挖验 证相结合的手段 ,证明基桩本身并不存在实际缺陷 。 对于同一类型检测曲线 ,结合成孔 、灌注等施工记录以 及相关地质资料 ,是完全可以保证桩身质量的 。
建议 :对长大钻孔灌注桩 ,要坚持“预防为主 ”的 原则 ,加强过程控制检测 ,不仅要控制好混凝土灌注过 程中的质量 ,还要对成孔质量进行检测 ,保证所成桩形 规则 ,尽量避免工后补救 。
参考文献
[ 1 ] 罗骐先. 桩基工程检测手册 [M ]. 北京 :人民交通出版社 , 2002 [ 2 ] 陈 凡 ,徐天平 ,陈久照 ,等. 桩基质量检测技术 [M ]. 北京 : 中国
波在桩顶与扩径界面间反复 。
图 4桩长 3610 m ,桩径 110 m ,混凝土设计强度等
级 C40,桩顶下 112～410 m 桩径达 116 ～310 m ,形成
大肚子 。经查施工记录 ,实际灌注混凝土 4110 m3 ,充
图 7 浅部扩径桩 (四 )
2.
4
双
(多
)扩径桩
图 8桩长 3510 m ,桩径 110 m ,混凝土设计强度等
桩基检测低应变反射波法探讨
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。
桩基检测之低应变反射波法简析
波 阻抗变化 界面时会产 生反射波 ，和透 射波 （ 图 １ ，应力波在桩 顶 见 ）
和波阻抗发 生变化界面 处 （ 或桩底 ） 播、反射 ，形 成桩一土 系统 的特 传 征频 率， 反射波 的相位 特 征 、频 率特 征 、形态 特 征可 以 反映 出波 阻 抗的变化特 征 （ 见式 （ ） ２ ～式 （ ） ５ ）。
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图 １ 应力波时域和频域 曲线
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桩基检测之低应变反射波法简析
袁定超 北京 中铁 第五勘察 设计院集 团有限公 司 １２ ０ ０６ ０
【 摘 要 】 本文针 对某桩基工程采 用低应 变反射波法检测钻孔灌注桩工程质量 的实例进行详 细分析 ， 阐述低应变反射波 法的基本理论及其作用和 数据采集 常见缺 陷 检 测
２常见缺 陷类型低应变时域 曲线特征
根据 不 同的地 质条件和 设计要 求，灌注桩施 工过程 中采 用不 同的 施工工艺 ，施工过程 中桩身 混凝土也 会出现不 同的缺 陷特 征和质量 问
式中： ｃ为 波的传播速 度 ；ｕ（ ｘ，ｔ 为质 点的运动位 移 ；Ｅ为弹性 ） 模量 ；为密 度 。 １ １时域和频域分析 ． 在桩顶 激振后 ，产 生应力 波 ，（ 压缩波），应力波沿 桩身传 播遇到
浅议建设工程桩基检测中低应变反射波法的运用
参考文献 [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范:
GB50010-2010[S].2011. [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构加固设计规范: GB50367-2006[S].2014. [3] 苑绍东.房屋建筑裂缝控制的研究及应用[M].青岛理工大学,2016. [4] 梁蕾.建筑施工中房屋裂缝控制措施探究[J].甘肃科技纵横,2015
很强，桩身阻抗相比持力层要大，因此桩底的反射相位与跳峰 相位在相同位置。根据检测数据显示，桩底端位置的反射时间 结果是4.95ms，波速为4250m/s，要对指数进行放大一倍处理。 桩头以下4.8m位置的检测结果显示，桩身和相位反射信号差 异，未传递到桩底已经产生明显的不同信号，根据此情况能够 判断存在异常或者性能缺陷，属于Ⅳ类桩，即不合格桩，经过 现场开挖验证得到证实，在距离桩头4.7m位置出现断裂。
图1 反射原理图 2 建设工程桩基检测实践中低应变反射波法的应用
2.1 案例概述 以某工程为例，桩基础设计为预制管桩，桩身混凝土强度 为C80；桩径为450mm；桩长为10.5m。由于为高层建筑使得基 础承重很大，所以要具有较强的承载力，工程作业中要开展强 度检测，把关桩基础作业的质量。现结合桩基检测实践，分析 低应变反射波法的运用。 2.2 检测方案 检测准备环节，按照检测需求，准备尼龙锤头，当作激 振工具；利用加速度传感器装置，进行反射信号的接收；选择 黄油作为耦合剂。设置A、B、C桩作为检测点，进行低应变检 测，根据曲线图进行分析。根据工程现场地质勘查报告，土质 从上到下如下：①杂填土层；②粉质黏土层；③粉砂层；④泥 质粉砂层。 2.3 检测结果 A桩的桩长为10.5m，通过桩顶部锤击的方式产生应力波传 送到桩底位置，获得变化信息，根据反馈的情况来看发射信号
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浅析复合载体夯扩桩的桩底低应变反射波特征复合载体夯扩桩作为一种新的成桩工艺，已被广泛应用于公路路基、建筑
地基等工程的地基处理中，本文就复合载体夯扩桩的低应变反射波法实测，对其桩底低应变反射特征进行分析及其桩基的施工质量进行探讨。
标签：符合载体夯扩桩;低应变;反射波;特征
1 前言
复合载体夯扩桩作为一种新的成桩工艺，目前已被迅速应用于公路路基、建筑地基等工程的地基处理中，其与传统混凝土基桩在施工工艺上的主要差别在于该类基桩是由上部混凝土桩体和下部用于加固软土地层的载体两部分组成。
传统的混凝土基桩在采用低应变反射波法进行桩身质量检测时，通常情况下桩底反射波为单一的与桩顶入射波相位相同的反射波，易于辨别，当采用低应变反射波法检测复合载体夯扩桩桩身质量时，由于桩端下载体的因素，桩底反射波形态较复杂。
2 復合载体夯扩桩简介
复合载体夯扩桩是由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土桩身组成。
它具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。
大量的静载试验结果表明，复合载体夯扩桩承载力高，变形小，其主要原因是由于在土层内填料并施以强力冲击，致使土体明显被加固，桩端范围内的土的压缩模量提高1.35倍，承载力提高1.5倍以上。
复合载体夯扩桩单桩竖向承载力特征值可用下式估算：
Ra=up∑qsiali+qpa·Ae
式中Ra——单桩竖向承载力特征值;
up——桩身断面周长（m）;
qsia——桩侧第i层土的侧阻力特征值;
li——桩身穿越第i层土的厚度（m）;
qpa——复合载体下地基土经深度修正后地基持力层承载力特征值;
Ae——等效桩端计算面积，随土性和三击贯入度变化而不同，为大于1的数。
由上述可知，复合载体夯扩桩承载力提高的原因在于两个方面，一是载体所影响的土层被加固后桩端土承载力得到了显著提高，二是通过载体作用扩大了桩端作用面积（Ae>1），而这两方面提高的均为桩端承载力，因此施工过程中桩体底部同复合载体顶面能否密切结合以及结合状况将直接影响到单桩竖向承载力，在整个工程的施工质量中显得至关重要，同时也为该桩型的桩身质量检测增添了新的内容。
3 复合载体夯扩桩的桩底反射波特征
目前关于采用低应变反射波法检测桩身缺陷的技术文章较多，积累了许多较好的经验，对建设工程基桩的质量控制起到了积极作用，本文对桩身缺陷方面的问题不再赘述。
复合载体夯扩桩区别与其它桩型的主要特征在于桩长较短，桩身下存在夯扩体，这种特性使夯扩体在形成时产生的侧向挤土压力可能导致已成邻桩夯扩体偏移，夯扩效应可能导致土体剪切滑裂面的形成，从而使地面隆起，邻桩桩身上浮造成桩身与夯扩体脱离，另外加上桩身和载体之间结合性状的不同，都可能造成该桩型的桩底反射波形状的多样性，下面列出了实际检测工作中同一工地上6种较为常见的桩底反射波形态曲线。
（1）桩底反射波明显，反射波与激振信号初始相位同相，反射波后跟随一弱反向反射，形成一正弦波形，且同相反射波波幅大，反向反射波波幅小。
（2）桩底反射波明显，反射波与激振信号初始相位同相，反射波后跟随一强反向反射，形成一正弦波形，且同相反射波波幅小，反向反射波波幅大。
（3）桩底反射波清晰，反射波与激振信号初始相位同相，反射波前后均有一反向反射，形状呈w型
（4）桩底反射波不甚明显，不易判别，桩底反射波前有明显反向反射波信号。
（5）桩底反射波不甚明显，不易判别，桩底反射波后有明显反向反射波信号。
（6）桩底反射波不易判别，桩底反射波形态不明显。
4 复合载体夯扩桩桩身和夯扩体的结合形式
同一工程场地复合载体夯扩桩的桩底反射波形态的多样性，决定了桩身和夯扩体之间的结合形式可能存在多种形式，根据桩身和夯扩体结合部位的标高在施工过程中存在的误差以及夯扩效应可能造成邻桩的桩身和夯扩体的脱离可将桩身和夯扩体的结合形式归结为以下几种形式：
（1）桩身和载体结合部位的标高和设计标高一致，桩身和夯扩体结合紧密;
（2）桩身和载体结合部位的标高和设计标高一致，桩身和夯扩体脱离;
（3）桩身和载体结合部位标高高于设计标高，桩身和夯扩体结合紧密;
（4）桩身和载体结合部位的标高高于设计标高，桩身和夯扩体脱离;
（5）桩身和载体结合部位的标高低于设计标高，桩身和夯扩体结合紧密;
（6）桩身和载体结合部位的标高低于设计标高，桩身和夯扩体脱离。
以上几种桩身和夯扩体的结合形式虽然均会使低应变反射波法的桩底反射波产生不同的形状，但就影响到桩的竖向承载力而言，桩身和载体结合部位的标高在施工过程中存在的正常误差一般不会影响桩的竖向承载力，而桩身和夯扩体的脱离将严重影响桩的竖向承载力，特别是在桩身和夯扩体严重脱离时更要受到重视，因此在此类桩的低应变检测工作中，如何建立桩底反射波形态和结合形式之间的对应关系并且利用这种关系推断桩身和夯扩体是否脱离对工程质量的控制是相当重要的。
5 结语
复合载体夯扩桩承载力高的主要原因是由于载体的作用从而大幅度提高了桩端承载力，因此在施工过程中必须保证桩身和夯扩体之间结合良好才能有效保证单桩竖向承载力，而低应变实测波形中桩底反射波形态表现出的多样性，表明在实际工作中该项工作往往是不易控制的，施工过程中必须加强质量意识以及监督管理等工作，保证桩基质量受控。
目前运用低应变反射波法检测桩身混凝土缺陷技术已较成熟，在实际检测工作中积累了很多经验，但在复合载体夯扩桩的桩身和夯扩体的结合情况的检测方面经验缺乏，可针对该桩型容易出现的质量问题建立模型桩，采用低应变反射波法在模型桩上进行正演分析，主要对该桩型的桩身和夯扩体的不同结合形式积累相关资料，为该类问题在检测工作中的推断提供科学依据。
对复合载体夯扩桩进行检验时，不论工程等级高低均须采用静载试验和低应变动力检测相结合的方法，且在实际检测工作中，最好先进行低应变动力检测，根据低应变实测资料，选择具有代表性的不同桩底反射波特征的桩进行静载试验，然后综合分析动静测资料，作到合理、可靠的评价整个基桩工程的施工质量。