反射波法检测工程桩桩身完整性
低应变反射波法桩身完整性检测浅解
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。
浅谈建筑基桩的完整性检测
浅谈建筑基桩的完整性检测摘要:本文介绍低应变反射波法用于检测搅拌桩桩基的检测,就其可行性以及应用中的不确定性、具体操作步骤作些探讨。
关键词:低应变反射波检测桩基完整性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。
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。
经接受放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身不同部位的反射信息,据此计算桩身波速,以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级。
还可根据视波速和桩底反射波到达时间对桩的实际长度加以核对。
1.2 低应变反射波法检测桩体完整性的可行性分析反射波法是建立在一维波动理论的基础上的。
假设桩为质地均匀、各向同性的一维线弹性体(桩的长度远大于直径,且入射波波长λ大于桩的直径),当用手锤在桩顶敲击时,产生的应力波在桩身传播满足一维波动方程,对于水泥搅拌桩的假设设定如下:水泥搅拌桩是否可视为一维杆件。
基桩完整性试验检测报告 低应变(反射波法)
基桩完整性试验检测报告（反射波法）检测单位名称（专用章）：报告编号：检测：审核：批准：日期：年月日1、工程概况xx工程，位于，总桩数为x根，桩径（1700～2300）mm，桩体混凝土强度等级C30。
受xx公司的委托，由我院对其在建的xx工程部分基桩进行低应变法桩身完整性检测，以检测工程桩的桩身完整性。
2、工程地质概况根据现场勘探、测试及室内土工试验资料分析，拟建场地地基岩土分布自上而下依次为：第①层：0~1.5m，填土：杂色，松散，稍湿，含植物根茎第②层：1.5m~2.5m，粉质粘土：褐黄，稍密，湿，硬塑，包含沙砾第③层：2.5m~4.0m,碎石土：杂色，中密，稍湿，包含块石第④层：4.0m~12.0m，强风化石英砂岩：灰白色，呈密实状3、检测过程叙述3.1 检测依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）。
3.2 检测目的及抽样方法本次基桩低应变法检测目的为验收性检测。
本工程施工桩总数为根，检测数量为根。
3.3 检测设备及工程检测图4、基桩低应变法检测完整性分类判别标准注：对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。
5、基桩低应变法检测结果汇总表注：以上桩长、桩径均为施工单位提供6、基桩低应变法检测结论xx工程机械钻孔灌注桩共x根，本次低应变法检测工程桩x根，检测比例为100%，皆为Ⅰ类桩。
波速平均值xx m/s。
本次基桩低应变法检测比例（桩数）符合设计、JGJ106－2014的相关规定，根据以上检测结果，可评定该工程混凝土灌注桩桩身完整性符合验收要求。
7、基桩低应变法检测实测信号曲线。
工程检测中低应变反射波法的应用
工程检测中低应变反射波法的应用发布时间：2022-09-14T08:08:10.982Z 来源：《建筑创作》2022年2月4期作者：张晨阳[导读] 桩基础结构一直是工程建设中被广泛应用的一种基础，但因为其高隐蔽性而无法确定其质量，因此桩基检测对确保工程质量非常重要张晨阳武汉新业人力资源服务有限公司湖北武汉 430063摘要：桩基础结构一直是工程建设中被广泛应用的一种基础，但因为其高隐蔽性而无法确定其质量，因此桩基检测对确保工程质量非常重要。
低应变反射波法因为方便快捷、成本低、方法可靠等优点被应用于桩基的完整性检测。
对低应变反射波法应用的研究很有必要。
本文着重研究低应变反射波法在现场检测中的实际应用。
关键词：工程检测；桩基检测；桩身完整性；低应变反射波法引言：桩基作为一种承载力高、沉降变形小的深基础，广泛应用于建筑、交通、铁路等行业的高层建筑、桥梁工程。
桩基础的质量决定了高层建筑和桥梁的质量和安全使用，而基桩的质量又决定了桩基础的质量，所以基桩质量检测是保证高层建筑和桥梁质量及安全使用的重要手段。
如何快速准确的检验工程桩的质量是目前土木工程届十分关心的问题，也是长期以来国内许多学者、检测人员从事的一个研究课题。
1、基本原理1.1分类桩基动力检测技术包括低应变反射波法和高应变法。
当作用于桩顶的激振能量较大,直接测得的应力与设计极限值相当时，这便是高应变法；作用于桩上的激振能量较小，仅使桩土之间产生较小扰动，这类方法称为低应变反射波法。
目前高应变法主要有波动方程法、Case 法、?曲线拟合法、锤击贯入法等。
低应变反射波法主要有机械阻抗法、应力波反射法、球击法，动力参数法和水电效应法等。
桩基动力检测具有费用低、快速、轻便、适于普及等优点，这大大地促进了桩基动力无损检测的应用。
1.2低应变发射波法的应用原理低应变反射波法又称为低应变法，是一种运用弹性传播方法的一维波动理论。
假设桩身为一维弹性杆件，当对桩顶进行激振时，激振点附近会产生能量较低的振动，这些振动会形成应力波，在应力波的传播过程中遇到波阻抗界面变化的时候会产生反射波和透射波，在此处反射波和透射波成为新的振源在此周围引起振动，最后反射波和透射波经过基桩底部再次返回到桩顶的时候，被桩顶的传感器所接收，就会形成一定的波形，通过对其波形的研究就可以得出被检桩的桩身完整性情况。
桩基施工中的桩身完整性检测与材料试验要求
桩基施工中的桩身完整性检测与材料试验要求引言桩基作为一种重要的土木工程基础结构，其质量和完整性对工程的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
而桩身完整性检测与材料试验是保障桩基质量的重要手段。
本文将就桩身完整性检测与材料试验的要求及其重要性进行探讨。
一、桩身完整性检测的要求1. 检测方法桩身完整性检测通常采用声波或超声波检测方法，通过测量声波或超声波在桩内传播的速度和反射情况，判断桩身是否存在破损或裂缝。
该方法具有简单、快速、准确的特点，能够及时发现桩身的问题，保证桩基施工质量。
2. 检测要求桩身完整性检测的主要要求包括以下几个方面：（1）检测时间：应在桩基施工完成后进行，以确保测试结果的准确性和可靠性。
（2）检测点位：应选择具有代表性的位置进行检测，通常选择钻孔设置的探测点位或施工作业中存在疑点的位置进行检测。
（3）检测精度：检测仪器的精度应符合相关标准的要求，以确保测试结果的可信度。
（4）检测参数：应测量桩身的声波或超声波传播速度、反射情况等参数，以判断桩身的完整性情况。
（5）检测报告：应将检测结果以正式的报告形式呈现，包括桩身的完整性情况、存在的问题及建议的处理措施等内容。
二、材料试验的要求1. 试验对象桩基施工中常用的桩材料包括钢筋混凝土桩和钢管桩。
对于钢筋混凝土桩，主要试验对象是混凝土和钢筋；对于钢管桩，主要试验对象是钢管的材质和焊接接头。
2. 试验内容（1）混凝土试验：包括强度试验、密度试验和收缩试验等。
强度试验主要包括抗压强度试验和抗拉强度试验，通过试验可以评估混凝土的力学性能和耐久性能。
（2）钢筋试验：包括钢筋的拉伸试验和弯曲试验，通过试验可以评估钢筋的强度和延性。
（3）钢管试验：包括钢管的拉伸试验和冲击试验，通过试验可以评估钢管的强度和韧性。
（4）焊接试验：对于钢管桩的焊接接头，应进行焊缝强度试验和焊缝断裂韧性试验，以评估焊接质量。
3. 试验要求材料试验应符合相应的标准和规范要求，包括试验方法、试样制备、试验设备和试验结果的评定等。
反射波法检测工程桩桩身完整性
一维干的声波传播速度
VB
E
E ――桩身混凝土弹性模量(MPa/m2)
――桩身混凝土密度（Kg/m3）
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.2 桩身波速视为一维杆波速的边界条件
2D
即当
D 1 5桩L 身声 速为
VB
E
波长λ＝C/f＝VB/f；D为桩径；L为桩长。
工程桩桩身内的纵波声速（C20—C25）范围
预制桩桩身的声速 ： 4200 m/s 水下灌筑桩的声速 ： 3300-3800 m/s 干作业灌筑桩声速 ： 3500-4000 m/s
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.3 桩身反射波的传播速度和超声测试波速的关系
一维干的声速
VB
E
超声波的声速
1.概述
1.7 反射波检测基桩完整性的发展概况
1.荷兰于二十世纪六十年代中期开发了反射波法检测基桩完整性方法 2.我国在上世纪八十年代中后期国家基本建设大规模发展的背景下
开发研究并推广了反射波法基桩完整检测技术 3.1995年地质矿产部和建设部联合颁发了《基桩低应变动力检测规程》
（JGJ/T 93－95） 4. 2003年建设部颁发 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106－2003） 5. 2004年交通部颁发《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-
◆ 低应变使用的是小锤，锤头是球面 的，它属于“点振源”，激励桩头后， 在桩身内激励产生的是半球面波。这时 产生的波动是三维问题，有试验验证。
远离振源后，可近似视为平面 波，故波速可按平面波处理。实 践证实，这种简化问题之处理方 法是正确的
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
桩基完整性检测方法
桩基完整性检测方法
桩基完整性检测方法通常分为两种：非破坏性检测和破坏性检测。
1. 非破坏性检测方法：
- 应力波法：通过在桩顶施加冲击或震动，利用应力波在桩体内的传播特点，检测桩体的完整性。
通过分析反射波和散射波的特征，可判断桩体是否存在缺陷。
- 超声波法：通过超声波在桩体内传播的速度和衰减情况，检测桩体的完整性。
如果桩体存在裂缝或空洞等缺陷，会导致超声波的传播速度变化和能量衰减。
- 电磁法：利用电磁波在桩体内的传播特性，检测桩体的完整性。
通过测量电磁波的传播时间、幅值和相位等参数，可以判断桩体的状态和存在的缺陷。
2. 破坏性检测方法：
- 钻孔取芯法：通过钻孔在桩体中取芯样品，并对样品进行室内试验，如压缩试验、剪切试验等，来评估桩体的完整性和强度。
- 桩顶弯曲监测法：通过在桩顶安装位移传感器，监测桩顶的变形情况，并结合弯矩传感器监测桩顶的弯曲变形情况，来评估桩体的完整性和稳定性。
- 桩身钻孔检测法：通过在桩身上钻孔，检测桩身的质量和连续性。
如通过钻孔取芯、钻孔埋置传感器等方式，检测桩身的材料性质和存在的缺陷。
选择具体的检测方法需根据具体情况综合考虑，包括桩基类型、场地条件、检测目的和要求等。
反射波法检测基桩完整性(1
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。
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2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.1 锤击激振在桩身内引起振动与波动规律
◆ 高应变击振使用的是大吨位的重 锤，锤头是平面的，击振桩头后，在桩
身内激励的是平面波，如右图。
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.1 锤击激振在桩身内引起振动与波动规律
锤击击振桩头产生的是半球面波
一 概述
1. 1 桩式基础的优越性
▲ 有很好的抗震性能（一般动荷载比静荷载要大6－7倍）； ▲ 桩的承载力高(可加大桩径，扩大桩底面增加承载力)； ▲ 沉降量较小 ▲ 复杂地层如沙土地层、软弱地层、黄土地层等可用桩穿
过这些地层使荷载作用到承载力高的地层上。
1.概述
1.3 原地灌注桩桩身可能存在的缺陷
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.5 桩身中声波的折射与反射概念
◆ 斜入射时的反射与折射
◆ 垂入射时的反射与透射
◆ 射射定律（Snell）
sinl sin j sin l sin t
C1P
C1P
C2P
C2S
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.6 斜入射的波会在桩土界面产生“折射现象“
01-2004）
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
锤头击振桩头会产生什么现象？
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.1 锤击激振在桩身内引起振动与波动规律
当锤击激励桩头，会引起什么物理 现象发生？
有两方面问题需考虑：一桩身内会 产生什么振动和波动；二地层中会引起 波动吗？
此外还有扩径缺陷、扩底桩
1.概述
1.4 反射波法可能检测到的桩身缺陷类型
施工中由于工艺因素、地层陷反射波法可以检测 ：
1. 空洞（原地灌注桩） 2. 夹泥（原地灌注桩） 3. 微裂（预制打入式桩、原地灌注桩） 4. 断、裂（预制打入式桩、原地灌注桩） 5. 二次浇灌面（原地灌注桩） 6. 缩径（原地灌注桩） 7. 扩径（原地灌注桩） 8. 扩底
反射波法检测 工程桩桩身完整性
吴庆曾
原中国地质调查局技术方法研究所
2013.04.06 (2013.07.24修改）
讲授和讨论下列问题
1. 概述 2. 反射波法检测桩身缺陷的基本原理 3. 桩身内不同类型缺陷反射波规律 4. 反射波法的现场数据采集技术要点 5. 反射波信号的处理 6. 数据采集后的处理和推断解释方法 7. 反射波的频域解释 8. 反射波存在的不足之处
1.概述
1.5 工程桩完整性检测方法
声波透射法、低应变反射波法、 钻芯法、 高应变法
1.6 工程基桩完整性检测的有关规程
1.《建筑工程基桩检测技术规范》（JGJ/T 106-2003） 2.《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 3.《基桩低应变动力测桩规程》 （JGJ/T 93—95） 4.《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21：2000）
工程桩桩身内的纵波声速（C20—C25）范围
预制桩桩身的声速 ： 4200 m/s 水下灌筑桩的声速 ： 3300-3800 m/s 干作业灌筑桩声速 ： 3500-4000 m/s
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.3 桩身反射波的传播速度和超声测试波速的关系
一维干的声速
VB
E
超声波的声速
根据折射定律在桩土界面会 产生折射现象，折射定律说的是：
sinl sin j sin l sin t
C1P
C1P
C2P
C2S
所以，斜入射的纵波P，在桩土界 面有折射纵波 PP 折射到土层，同理 还有折射横波 PS 也折射到图层。
上述结论，是作者所承担部级资助课题 “桩土体系声波传播规律”研究实验成果所证 实。详细论述，参阅《基桩声测与动测技术》 一书，该书2009年出版
VP
E
(1 ) (1 )(1 2 )
所以超声波的声速高于反射波的声速
一般桩身混凝土的泊桑比σ＝（0.2～0.25） VP =(1.05―1.1)VB
这是超声波所测声速大于反射波所测声速的原因
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.4 桩头水平方向波的传播
沿桩头表面传播的是纵波、横波、面波堆积在一起的波动， 故称之为“直达波”
实际桩身内存在多次 反射和折射，所以桩身特 别是桩头内的声场是较复 杂的。
这些多次反射不会影 响我们对桩身缺陷的检测， 就忽略它们的存在。
1.概述
1.7 反射波检测基桩完整性的发展概况
1.荷兰于二十世纪六十年代中期开发了反射波法检测基桩完整性方法 2.我国在上世纪八十年代中后期国家基本建设大规模发展的背景下
开发研究并推广了反射波法基桩完整检测技术 3.1995年地质矿产部和建设部联合颁发了《基桩低应变动力检测规程》
（JGJ/T 93－95） 4. 2003年建设部颁发 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106－2003） 5. 2004年交通部颁发《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-
2.2.1 桩身内平面波的声波传播速度
一维干的声波传播速度
VB
E
E ――桩身混凝土弹性模量(MPa/m2)
――桩身混凝土密度（Kg/m3）
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2.2 桩身波速视为一维杆波速的边界条件
2D
即当
D 1 5桩L 身声 速为
VB
E
波长λ＝C/f＝VB/f；D为桩径；L为桩长。
为搞清上述问题，我得到一个 部级资助研究项目：研究“桩土 体系内声波传播规律”。给出了 答案，将在后面论述。
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.1 锤击激振在桩身内引起振动与波动规律
◆ 首先建立波振面概念。
波振面说的是介质受到外力扰动时，质点弹性振动的传递 波动过程，在最前面的波动面称“波前面”，在波动过程中同相 位的质点振动面称“波振面”。它和振源的类型有关。
◆ 低应变使用的是小锤，锤头是球面 的，它属于“点振源”，激励桩头后， 在桩身内激励产生的是半球面波。这时 产生的波动是三维问题，有试验验证。
远离振源后，可近似视为平面 波，故波速可按平面波处理。实 践证实，这种简化问题之处理方 法是正确的
2. 反射波检测桩身缺陷的基本原理
2.2 点源激振在桩身内的振动与波动规律