潘世平
北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司 北京市 10071
摘要：在建筑工程施工中运用最多的一种建筑类型就是桩基础，桩基工程的合格程度直接影响建筑的安全程度与否，也决定人民群众的生命财产安全和建筑施工的稳定。文章从实际工程等实例出发，对施工过程中存在的低应变反射波进行分析，并运用低应变反射波法对基桩进行整体性的检测，挖、钻孔灌注桩等工程的质量检测，并对对其应用进行分析、概述与总结。
关键词：桩基完整性；低应变检测；工程应用
前言：基桩是一种地下的建筑工程，具有隐蔽性，基桩质量的好坏决定了整个建筑工程的稳定性的优劣，因为基桩是埋在地下的，不能使用常规的检查方式，而且基桩在实际工程的施工中经常出现基桩的断裂，基桩直径大小扩张或收缩以及基桩底部会有沉渣等建筑缺陷，所以对基桩的完整性进行检测是必要的。对基桩的完整性检测现如今主要采用的方法是低应变法，这种方法能够检测基桩在一定长度范围内的缺陷程度和缺陷的位置，它的优点是费用较低、方法比较方便、操作起来简单、检测结果比较准确，在以往的基桩完整性检测中低应变法是较为常用的。
一、应力波检测的原理
1.1理论分析
基桩应力波反射法的理论原理是运用一维应力波理论来建立桩基体系的响应，现如今在施工时桩基的桩长远大于桩的直径，而且混凝土对应力波衰减的影响本来就很小，但是桩基的桩周土的阻力对应力波衰减过程的影响较大，检测时用激振锤对桩的顶部进行敲击，敲击的过程中产生的应力波沿桩身的方向向下进行传导，当应力波经过有缩径、夹泥、沉渣等有缺陷的桩身时，应力波的一部分就会反射，方向发生改变向上进行传播，这一部分应力波会被相应的传感器所接受，传感器对其进行处理；而另一部分的应力波会顺着桩身向下接着传播，当这一部分应力波传播到桩底时，在桩底就会被反射，这一部分反射回的应力波在到达桩顶时就又会被传感器所接收，传感器将所接收的反射信号发送到桩基动测仪，桩基动测仪会将反射信号进行放大、A/D转换, 接口电路送入计算机显示得到时程曲线,计算机会根据入射波和反射波的相位、波形、振幅和频率以及各个反射回信号到达传感器的时间等数据来确定桩基的缺陷大小、缺陷类型、缺陷位置，通过仪器测量的实际桩身长度、施工材料和施工条件，综合进行评估给出桩基的完整性和改进意见。
二、低应变检测的实际应用
2.1检测前的准备工作
2.1.1调查桩基的施工材质，调查施工地点的土质状况，了解桩基的建造结构和构造工艺。
2.1.2准备好所用的仪器，将仪器调试到基桩检测所用到范围，这样可以保证仪器在检测时不会出现系统误差，同时也要选用合适的传感器，这样测量出的数据才更真实准确。通过查询得到所用桩基的类型和检测要求，从现有设备中选择合适的材质的力锤或力棒，同时根据实际情况选择不同的质量，保证在敲击时的激振频率和产生的能量；准备好固定传感器所需要的粘合剂和设备，在装配时要确保安装设施的牢固和准确。
2.1.3桩头的准备：将桩头松散破碎的组织去除掉，让桩头坚硬的混凝土部分露出来，敲击时要保证桩顶部分不能有积水且要平整干净，如果灌注桩桩头的桩身不达要求时，要将不达要求的部分去除。为了确保传感器在安装牢固和使用方便，也可以使用打磨工具将桩顶的被检测面打磨的平整，而且被检测的桩基使用期不能少于14天, 所用的试件强度代表值不能少于15MPa。
2.2检测时数据的采集
对检测数据的采集的过程也是对被检测桩基完整性数据整理的过程。
采集信息首先是安装各检测所用的传感器，一般来讲传感器安装在距离桩基中心2/3半径长度的位置，并且传感器的安装必须与桩顶所在平面垂直，为了防治检测时敲击所带来的震动对传感器的影响，一般采用耦合剂将传感器与桩顶所在的平面粘贴在一起，同时使用耦合剂不应过多，尽量让粘结层薄，使测量误差尽可能的减小。然后对桩身进行激振测试，使用重锤敲击桩顶所在平面时应该让锤与桩顶所在平面垂直，这样垂直敲击产生的激振方向才能沿桩身的轴线方向，另外锤敲击的地方不能与传感器太近，在检测时应该注意检测数据的保存。
三、对检测结果具体分析
对检测结果进行判断：目前判断缺陷所用分析的方法主要采用时域分析和频域分析相结合的方法,通过对应力波在桩身中传播和衰减规律的分析，反向计算出反射波的相位。在检测时如果应力波通过扩径的桩基组织，则所产生的反射波形的相位与入射波的相位是相反的；在应力波通过缩径的桩基组织时，反射波形的相位与入射波的相位是相同的。频域分析法是对实际检测中的速度信号进行FFT变换, 在功率谱或振幅谱上对桩基的完整性进行分析。
检测数据的处理和分析：对桩身测量数据的处理和分析的原理是对采集到的初始数据运用信号分析，从而得到桩身缺陷的准确且有效的信息。在入射波的选择时要根据桩基的具体施工和大小进行选取，如果采集到的桩底信号较弱时，应运用指数对信号进行放大，但是被放大的信号的幅值不能大于入射波的幅值，放大的倍数不宜过大，放大倍数能识别到桩底的反射信号是最好的，放大后的波形尾部应该基本归零。通过对上述信息的分析，并结合桩基类型、建造工艺、当地的地质情况、实际的施工等各个因素对桩身的完整性进行判断。
四、提高判断桩基完整性的方法
设备的检测数据是判断桩基完整性的基础，但并不是唯一的方法，也可以根据施工时的具体施工操作、施工现场的地质等资料对桩身的各种缺陷进行具体分析，如离析、松散、孔洞、变径、断裂、裂缝等，这些缺陷都可对施工记录进行分析从中得到那种缺陷更易发生。裂缝和接缝等突变型的缺陷，这类型的缺陷所产生的反射波是比较单一，这种反射波是由两部分组成的,先有与入射波同相位和形态相似的反射波, 再有与入射波相位相反和形态相似的反射波, 这样就构成了多次波的反射，缩径或离析等突变型缺陷所在的第一个界面产生的反射波与入射波的相位相同，第二个界面产生的波与第一个界面产生的波相反，界面产生的反射波的幅值越大则产生的缺陷也就越严重。
运用反射波法来判定桩基的完整性是不够准确的，这个方法有较大的复杂性，所以一次检测并不能准确的判断出桩基的完整性，所以应该对检测信息进行多次测量，提高数据的准确性。对地质和施工情况相同的桩基，可以通过分析被测桩基的特性来对其他相似的桩基进行分析，再检测每一根桩的具体情况。可以使用其他的检测方法，如声波透射法、钻芯法等。通过对各种方法检测出的数据信息的分析，得到桩身的缺陷类型、缺陷位置，提高判断桩基完整性的准确性。
总结
1.桩基嵌入土质中后受土质性质的影响，入射波在桩基中会有非常显著的反相反射波产生；桩身嵌入的土质的透射性越好则入射波在到达桩底后，反射的过程中所损失的能量就越多，不利于传感器接受来自桩底的反射信号。
2.根据实际情况选择不同激振方式，合适的激振方式在检测时，对基桩完整性的测量越有效。根据实际施工可以采用软锤和硬锤两种激发形式来对桩基进行测量，软锤可以激发低频应力波，让接收器识别桩底信号，硬锤可以让接收器识别桩身缺陷信号，选用不同锤的规格时，应该选用不同的输入能量和入射波的频率。
3. 反射波法在检测时也有自身的不足，当反射波传导到桩底时，其反射回来的波可能时由其他应力波叠加而成，对桩基底部缺陷的判断很难做到精准，所以在实际检测时应该根据施工情况选用合适的检测方法。
参考文献：
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