反射波法在灌注桩质量检测中的应用

反射波法在灌注桩质量检测中的应用
王玲红
（长春市交通工程质量监督站）

摘 要：介绍反射波法在动测桩基中，合理地选择检测传感器、激振方法、参数设定以及分析手段等，只有综合考虑各种因素，才能得出符合实际的检测结果。
关键词：灌注桩；反射波法；质量检测

1 前言
灌注桩在灌注混凝土时均为水下或地下进行，质量不易监视和控制，经常遇到的缺陷有缩径、断桩、夹泥、离析、桩底沉渣过厚等。据国内有关资料介绍，灌注桩具有质量隐患的比率约为15%—20%，应用反射波法检测灌注桩的质量，对保证桩基工程质量起着重要的作用。几年来，我们先后在长春市、吉林市、辽源市、白城市开展了桩基的完整性检测，检测桩数2000余根。现将我们对影响检测效果的因素和几个工程实例介绍如下：
2 设备和振源对检测效果的影响
在实际工程检测中，传感器形式的选择，传感器粘接方法、激振锤的选择等对测试结果的分析和可靠度有一定的影响，同时在参数设置中采样间隔的选用和分析手段的使用，都在不同程度上决定着测试质量的高低，对工程桩合格性判定造成一定的影响。
2.1 传感器的选择与安装
不同类型的传感器对频率信号和接收是不相同的，速度计和加速度计在使用和安装上也各有优缺点。传感器的可测频率范围受其频响曲线约束，因而频响曲线中的线性范围应覆盖整个测试信号的主体频率范围。为精确判定出桩身缺陷的位置，可选用不同的传感器类型（高阻尼速度传感器、加速度传感器、普通低频传感器等），以利用它们在低频部分、中频部分和高频部分不同的灵敏程度来准确反映深部、中部和浅部缺陷。通过长期实践，我们选用加速度传感器，它灵敏度高，频率范围宽、线性范围大，能够较为准确地判定出桩身的缺陷位置。
传感器的安装方法虽然很多，但目前常用的有手扶式、黄油粘结、石膏粘结、橡皮粘结等。传感器安装方法的好坏在信号采集中会产生不同的频带范围，对实测波形影响也很大。安装不牢，将给波形分析带来困难甚至误判。
2.2 振源频率的选择
经过反复实践，碰撞时间短，声音清脆者（如铁锤）则频率高，而碰撞时间长声音沉闷者（如尼龙头锤或铁锤加垫），则频率低。一般说来，高频振源在桩土系统阻尼作用下，衰减很快，穿透力弱，判定浅部缺陷有一定的优势，但会使用加速度计产生大量的冲击主频而造成信号漂移，因而对于滤波要求较高；低频振源可消除不合理振荡，波速较低，衰减缓慢，具有较强的穿透力，因而对检测大长桩和深部缺陷效果较好。在实际检测中，不同的振频锤所产生的效果对不同桩体是不一样的，它们都有不同的优缺点，要求我们很好地运用理论知识不断合理地调整振源，才能达到最佳测试效果。
2.3 合理进行参数设置，全面分析判断
根据采样定律，应使采样间隔所确定的采样频率fs（即1/Δt）信号频率的上限值fmax高，即有2fmax•N=fs(N为分析长度)，因而就时域而言，要求Δt越小，则采样频率越高，就很容易提高时域信号精度，但这样又会使信号频率相应降低，分辨率也就降低了。而降低采样频率，虽然可以增加采样长度，减少信号损失，提高频率精度，但也会增加频率混叠，降低分析精度。在工程实际中应正确选用采样间隔，来保证不同工程桩的测试精度。为了准确判断浅部缺陷和深部缺陷，采样时间的选择对不同桩是不一样的，即使是同一根桩也应改变Δt来对不同部位进行准确的判断。只有正确合理设置各项参数，才能得到好的信号，提高检测的准确性。
由于使用振源不同，传感器性能不同及所设定的采样时间不一样等造成一定假频信号的侵入，因而采用合理的低通滤波，防止高频干扰信号被采样后错误当作有用信息。通常对长桩（>20m）或以桩底反射为直接目的，滤波参数适当取低（≤800HZ），而对短桩或以长桩中的浅部缺陷为直接目的，滤波参数适当取高（≥2400HZ）。
3 实际工程检测实例
下面一组是实际工程中的检测波形。
（1）完整桩，图1桩长12.5m，桩径为1.3m，砼标号C20，波速砼为3400m/s，波形光滑，无缺陷反射波，桩底反射信号明显，是一典型完整桩波形。
（2）图2桩长6.2m，桩径为1.1m，砼标号C25，参考波速为3800m/s，分析结果是3.2m处严重离析，开挖后发现地下有一泉眼，桩在2.4~3.2m段严重离析走浆，靠近泉眼处桩身侧面局部严重缺损。
（3）夹泥桩，图3桩长6.6m，桩径为1.1m，砼标号C25，参考波速为3800m/s，分析结果是4m处严重夹泥，开挖后在桩3.8m~4.2m处有近1/3面积夹泥，无混凝土，证实了测量结果是正确的。
（4）断桩，图4桩长9.5m，砼标号C20，参考波速为3500m/s，分析结果是6.5m处断桩，开挖后得到验证。

图1 图2

图3 图4
4 结束语
通过实践，我们感到：反射波法以无破损、高效、轻便、快速的特点有着广泛的使用价值。我们采用的RSM系列桩基动测仪，以其先进的设计思想，完善的系统软件及丰富的检测数据存贮处理功能在灌注桩工程质量无损检测中得到广泛的应用。