基桩检测中的典型问题

基桩检测中的典型问题
问：脉冲频率或滤波频率较低对浅部及桩身阻抗变化分析有何影响？
答：当桩身浅部阻抗发生变化，其反射波的频率较高。

若桩身深部也存在阻抗变化，其反射波在桩端面反射后经浅部阻抗变化处又会产生反射。

当脉冲频率或滤波频率较低时，高频反射波部分会丢失，导致实测信号失真。

对浅部有缩径深部有扩径现象的桩，当脉冲频率及滤波频率较高时，可以清楚地反映出浅部反射波，当脉冲频率或滤波频率较低时，浅部缩径同相反射波丢失，在入射脉冲之后出现一较大的反向，深部扩径处反射波之前却出现较大的同相，这样，在分析时容易出错。

对浅部有扩径深部有缩径现象的桩，当脉冲频率及滤波频率较高时，浅部扩径产生多次反射，相邻反射波相位相反呈振荡状，但当脉冲频率或滤波频率较低时，则入射脉冲之后出现一同相反射波，容易误判成缩径。

问：反向过冲较大是否信号较差？
答：在实测信号中，我们往往会发现脉冲信号结束后有一个较大反向信号。

导致反向过冲较大的因素较多，除了电缆线过长、电荷放大器电感及电容等参数不当、锤击点位置及锤击脉冲频率、传感器幅频及相频特性外，还有桩身阻抗变化影响，如：（1）当桩头部分混凝土强度较低时，应力波遇强度较高混凝土时会产生反向反射；（2）桩头附近波阻抗增大；（3）桩头附近波阻抗变小，由于锤击频率或滤波频率太低，高频成份被滤掉，此时，往往也会出现反向过冲这种现象。

问：离析、夹泥与缩径反射波信号有何区别？
答：反射波信号与波阻抗变化程度、范围及变化处波速有关，离析、夹泥和缩径都会导致波阻抗减小，但离析、夹泥处波速要低于正常处波速，而缩径处波速一般不会变化，这样，小范围离析、夹泥反射波特征会与较大范围缩径反射波特征相同。

离析或夹泥会使整桩平均波速降低，而缩径一般不会影响整桩平均波速，在实际桩基检测中，若无准确的施工记录，一般难以将离析、夹泥与缩径区别开来。

问：垫层对低应变检测有何影响？
答：当垫层与桩端相连时，锤击桩面，桩端向下运动会带动垫层振动，地基上垫层振动，可看作平板在连续分布弹簧、阻尼壶上振动，而垫层振动反过来又影响桩顶部的振动，故检测时最好将垫层与桩体切开。

问：桩间距对检测的影响？
答：当邻近桩与试桩间距大于2倍以上桩径时，邻桩对试桩检测影响较小。

当邻桩与试桩间距只有5cm~10cm时，桩之间相互作用对检测影响较大，此时，在锤击脉冲之后会紧跟一个较大低频反相反射波，该反射波二次反射与锤击脉冲同相，不能认为同相信号是由缩径或夹泥、离析反射而致。

问：能否用反射波法检测带平台护坡桩完整性？
用检测单桩完整性的分析方法来分析带平台护坡桩完整性尚有一定的局限性，主要是由于：（1）平台有一定厚度，在平台上敲击，应力波会在平台体多次反射，甚至产生转换波，同时部分波向邻近桩传播；（2）护坡桩间距一般较小，桩—土—桩相互作用明显；（3）邻桩的波阻抗变化产生的反射波又会在平台传播，影响待测护坡桩检测信号。

问：当检测信号是低频振荡衰减信号时，是何影响？
当传感器安装正常时，检测信号呈低频振荡有可能：（1）桩端附近断裂，应力波在断裂处会多次反射，同时还会引起断裂部分振动，振动相当于弹簧、阻尼壶、质量块系统振动；（2）桩顶至以下一段距离混凝土疏松、强度较低，应力波传播至正常混凝土时就会产生反射，反射波信号与入射波信号反相，反射波信号二次反射后，与入射波信号同相，这样，相邻反射波相位相反，检测信号也就变成振荡衰减信号。

桩面混凝土强度低，激振信号频率也较低，因此，振荡信号频率也较低，根据第一次反射波到时，可预估桩顶至正常混凝土处的距离。

问：桩长径比对检测有何影响？
桩底反射波能量的强弱除了与桩侧桩土相互作用、桩底土阻抗与桩波阻抗之比、锤击能量等有关外，还与桩长径比有关。

在同样桩长及桩土体系下，桩长径比越小，则桩底反射能量越强，也即在桩长一定条件下，桩径越大，底反能量越强。

桩长径比相同，要达到同样的底反，则桩径小的桩，桩长应小。

问：压入或打入预制桩检测中，应注意什么？
与其它桩体相比，压入或打入预制桩有以下一些特点：（1）压入或打入预制桩会导致桩侧及桩尖土体压密，桩侧桩土相互作用加强，应力波衰减加快；（2）预制桩外表往往完整，但内部仍有离析、蜂窝现象；（3）胶接良好桩，胶接处反射波一般较小；（4）胶接不良的桩，往往只能检测出最先两个胶接处胶接情况，甚至只能检测出第一个；（5）桩长径比较大，因此，当有多根桩胶接时，桩底反射难以检测。

摘要：通过对三门峡天元铝业集团公司10万吨电解铝技改工程阳极组装车间主建中φ600摩擦型机械钻孔泥浆护壁灌注桩应用低应变反射波法动力检测桩的完整性来介绍低应变动力检测的理论基础、详细的测试过程及结果分析。

关键词：低应变动力检测反射波竖向激振
一、概述
桩基础是工程结构中采用的主要基础类型，目前约占全部工程结构基础的7 0%以上。

由于它是地下隐蔽结构物，在施工过程中极易出现各类缺陷，资料表明国外在现场灌注桩施工中桩身出现缺陷的概率约为15%~20%，国内这一概率约为20%左右，故对桩基础进行全面质量监督十分必要。

低应变动力检测技术是本世纪80年代由美、日、加等国运用地球物理勘探的纵波浅层反射法配合高分辨率的野外数据采集系统和数据电算处理技术，以电子检测技术和结构动力学分析为基础的一种新兴的检测方法。

本文着重介绍以低应变反射波法现场检测桩基础的完整性。

二、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。

三、实际工程
3.1场地工程地质条件
该场地为三门峡天元铝业集团公司10万吨电解铝技改工程阳极组装车间，整个场地经人工和机械平整较为平坦，根据场地的工程地质勘察报告，该场地土层共分为10个工程地质层，其分布如下：
第1工程地质层：人工回填土层、
第2工程地质层：黄褐色粉质粘土、
第3工程地质层：卵石层
第4工程地质层：褐黄色黄土状粉土、
第5工程地质层：褐黄色黄土、
第6工程地质层：青灰色粉砂、
第7工程地质层：卵石、
第8工程地质层：褐黄色黄土状粉土、
第9工程地质层：卵石、
第10工程地质层：红色粉质粘土。

3.2 基桩设计简况表1
桩型桩径桩长桩端持力层混凝土强度等级
摩擦型钻孔灌注桩600 ~9米第10工程地质层：红色粉质粘土C20
3.3基桩施工简况
该工程基桩施工时，在自然地面机械钻孔泥浆护壁、清孔、下笼、浇筑。

成桩之后，开挖至标高，然后将桩顶浮浆凿除，并清理干净，再进行测桩。

四、检测方法、检测步骤
4.1本次检测是由中国地震局地球物理勘探中心——郑州基础工程勘察研究院采
用基桩低应变动力检测反射波法完成的。

4.2检测步骤如下：
1 清理整平桩头；
2 调试仪器，选择适当参数；
3 将加速度传感器垂直安放在桩头的平整部位；
4 用小棰在桩头选择适当的能量激振；
5 选取较为理想的波形曲线并存储；
6 将数据传输至计算机，对记录曲线进行分析、计算，并评价桩身质量。

五、检测设备
本次检测使用PIT-V型基桩动测仪，该仪器采用的加速度型传感器，横向灵敏度低，只有锤击到一个有效脉冲时，传感器才会记录一个信号，数据传输到现场接收计算机进行储存。

锤击力量太大或太小都不产生能被记录的脉冲。

激振产生的波动模式单一，只含纵波，可以得到清晰的底部反射。

六、检测结果的处理和判断
6.1分析计算方法
将钢筋混凝土桩视为一维弹性杆，当桩顶受到一冲击力后，其应力以波动形式在桩身中传播，遇到波阻抗差异面后，产生反射波信号，通过分析，达到检查
传身质量的目的。

根据时域波形，比较入射波与反射波到达时刻及其振幅、相位、频率等特征，进行判析和计算。

以完整桩的首次桩底反射时间Δt计算该桩的波速：
Vc=2L/Δt
式中：L：完整桩的桩长
Δt ：完整桩桩底反射波的传播时间
由该工程完整桩的平均波速Vc,计算缺陷的位置：
Li=1/2*Vc*Δt;
式中：缺陷桩Li缺陷处反射波的传播时间
6.2桩身质量评定
根据《基桩低应变动力检测规程》JGJ/T93-95的有关规定，低应变检测桩
身质量评定原则如下：
①完整性：反射波波形规则，波速正常，桩底反射明显，易于读取反射波段
到达时间，桩体介质均匀，无缺陷存在。

③缺陷桩：反射波到达时间小于桩底反射波到达时间；且波幅较大，往往出现多次反射；反射波波列复杂，波速较低，波幅减少频率降低，难以观测到桩底
反射。

七、结语
该工程共施工214根机械钻孔灌注桩，检测214根基桩，其中：完整桩：1 31根，占检测基桩总数的61%；一般桩：83根，占检测基桩总数的39%；缺陷桩：无。

桩长均满足设计要求，桩身质量均合格。

应用基桩低应变动力检测法检测桩基础的成桩质量简变、快捷可以在较短的时间内完成大量而且复杂的的工作，是微波电子检测技术与电子计算机技术在土建工程实际应用取得良好效果的又一典范。

值得在日后工程大力推广应用。