一文带你读懂低应变基桩完整性检测

基桩低应变检测技术是一门基于弹性波理论的技术，在工程检测中可以准确客观地评价基桩的质量，检测人员需掌握地基基础、土力学、波动理论、振动测试、信号处理、等综合理论知识及实践经验。今天岩联小编为大家总结了低应变基桩完整性检测相关方法及应用。

一、基本假设    

将桩假设成一端弹性连接的一维杆件，其材料均匀连续，信号延桩身传播过程中不发生衰减，桩周土对桩身应力波的传播不产生影响。

二、检测原理    

反射波法源于应力波理论。基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面变化（如缩径或扩径）部位，将产生发射波，经接收、放大滤波和数据处理，可识别来者不同部位的反射信息，据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。    

三、基桩完整性检测  

1.测桩前的准备工作  

a.进场测试前首先应获得第一手资料：该工程的成桩工艺、桩长、桩径、成桩日期、砼强度等。  

b.进入现场，观察，敲击桩头，了解其实际施工质量，如是否桩头潮湿、夹泥、桩头疏松、含有泥浆等现象。

c.桩头版头条须达到设计标高后，清理干净，应保证桩头平整、完好无破损、并用砂轮打磨出3-4个直径8-10cm的光面，作为激振点并利于安装传感器，出露的钢筋应倒向两侧，且不应有较大的晃动，对于大直径桩，须多测几个位置，以得到真实完整的桩身反射信号。

d.由于砼强度与其龄期有密切关系。不同龄期尤其早期测试结果差异较大，这些差异表现在判别是离析性质缺陷的程度上，有很大的关系。砼强度达到一定值时，用力棒敲击桩头，产生的应力波才能有效的沿桩身向下传播。依据规范要求，低应变检测应在桩身达到龄期后进行，尤其是长桩以及地质条件较差的桩，尤为必要。

2.野外数据采集  

振源和传感器的选择及其对信号的影响  反射波法的应用前提必须有一个振源，振源对测试效果的影响很大，不同的锤击方式会产生相差很大的曲线。一般地说，小桩选择小锤，大桩选择大锤，较长的桩宜用脉冲宽的击振源，才容易获得桩底反射信号。

在基桩低应变检测现场，针对不同情况，尤其是疑点较大的桩，应选择多中击振方式，或更换传感器的位置进行对比，以便作出合理的结论。

3.传感器安装及力棒的使用

传感器是接受桩身反射信号的关键设备，其性能的好坏直接影响波形的采集质量，传感器及电缆应选用轻型的，以便于跟踪响应，必须保证传感器与桩体紧密接触，同时，采用时避免用手按着传感器，实践证明，采用黄油安装传感器可获得较理想的桩身完整性实测曲线。  使用力棒时，由于力棒较重，易造成二次冲击，导致信号失真。应排除二次冲击的干扰，同时，力棒敲击桩顶面不应损坏桩顶，防止信号畸变。现场击锤人员应相对固定，尽可能进行相应训练，熟练掌握敲击的轻重、垂直度等。

4.信号的选择

在基桩低应变检测过程中，对前几根桩的检测至关重要，可以对整个桩身质量有个总体概念，建立初步印象，这样能够大大提高检测速度。桩身质量不理想的情况下，可就地重复测试，用不同文件名存储两次以上，以便室内对比分析。

5.数据分析  

数据分析应注意的问题  

a.果阻抗在桩身的中部或1/3处发生变化（如缩径），那么桩尖信号可能是第二次反射或多次反射，此时一定要结合工程资料、曲线特性及同一场地及其它曲线对比，加强检验，防止误判。

b.基土层变化的影响，软土（如淤泥）或密实土层（如沙性土）可能使桩身产生不规则的形状，造成桩身反射曲线不规则及波速相对异常等。  

c.身截面的变化和桩周土阻力的作用均产生反射波。实际上，扩径或截面增大同具有使记录信号变负的效果，截面的减少（缺损、离析、缩径）在曲线上产生一个正反射，桩侧摩阻力使记录信号变负，但沿桩身不同深度处桩周土波阻抗不同，当入射波由软弱土层进入坚强土层时，可近视看作扩径现象，反之，当入射波由坚硬土层进入软弱土层时，可近视看作缩径现象。  

d.于非通常配筋的桩而言，桩的配筋率、钢筋笼分界面对反射信号的影响也不可小视，在该分界面上，尤其是该部位为软弱土层时，入射波经过时,有时会产生缩径现象。  因此分析桩完整性时，须结合场地地质条件、基础设计图、桩长、桩径、桩身砼强度、成桩记录以及施工工艺等方面综合考虑。

砼强度与波速的关系

波速与砼强度有良好的相关性，桩身强度高质量好。其波速也高，反之，波速也低，但这只是一种定性的关系。因为影响波速的因素有很多，如砼的配合比、骨料种类及粒径大小、养护条件、龄期、钢筋含量等。有关文献指出可依据下列公式建立强度与波速的关系：

fcu=4.18×e0.49v    式中：fcu为桩身强度（MPa），v 为桩身弹性波速（Km/s）

四、桩身质量分类标准  

国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ-2003）没有明确桩的完整性分类所应采用的具体物理量或参数，也未定义桩的完整性类别与标准，基桩低应变检测在评价桩的好坏时，主要依据实测曲线的形状、振幅大小以及桩身波速的高低来综合判断的。  

Ⅰ类桩：波形规则衰减、桩身砼完整、无不良缺陷、波速正常、混凝土强度达到设计要求。

Ⅱ类桩：波形小畸变、桩身砼基本完整，有小缺陷，波速基本正常，砼强度达到设计强度要求。

Ⅲ类桩：波形有明显的缺陷反射，桩身有较严重缺陷，波速较低或呈低频曲线，但不是断桩等严重缺陷且砼强度不小于设计强度的80%。  

Ⅳ类桩：波形有多次桩间缺陷反射，波速偏低，桩身有严重缺陷或断裂等。 其中Ⅰ类桩为优质桩，Ⅱ类桩为合格桩，Ⅲ类桩为需要经过设计计算分析，采取处理后可以使用的桩。

Ⅳ类桩为不合格桩。

在桩的质量分类标准方面，目前有许多不统一之处，应在实际工作中去完善，使检测结论更明确、实用。

五、适用范围        

本方法适用于混凝土基桩完整性检测，判定桩身缺陷程度及位置。它的有效桩长（长径比L/D）是通过现场试验来确定，在现场检测中，长径比通常在20~30之间，检测的效果也比较理想。有些报道说他们有能力或曾经测过长达50多米的大直径桩，且桩底有明显的反射，我认为它可能会有以下几种情况：其一，确定偶然测到了，如果是真实的话，该桩强度一定很高，且均匀性较好，桩周土阻力很小，显然这种情况是个别现象；其二，原带有尾部微小波动噪声经数十倍或数百倍放大指数放大后的噪声峰恰在桩底附近，而误判为桩底反射信号；其三，浅部缺陷多次反射恰在桩底反射波附近而误判为桩底反射波。因此，50米以上的桩用低应变极难检测，建议用声波透射法检测。

用反射波法进行基桩完整性检测，可以及时全面的查出基桩的质量隐患，避免发生重大安全事故，减少工期延误，随着计算机技术的发展，采集的传感器精度的提高，为基桩低应变检测技术的发展，提供了有利的前提。在分析处理方面，应不断开发应用新的技术手段，同时，也需要检测技术人员的归纳总结，积累经验，提高动测水平。