低应变反射波法在桩基检测中的应用

低应变反射波法在桩基检测中的应用1、低应变桩基检测概述低应变反射波法以一维波动理论为理论基础，视桩周土对桩的支承作用于为桩底一 作用力，通过频域分析和时域分析来判定桩体的缺陷类型。通常反射波法是根据缺陷反 射波的相位，将桩身缺陷分为缩径类缺陷和扩径类缺陷，而不做具体缺陷性质或名称的 判断。我们只要对缺陷反射波的曲线特征进行深入分析，并对各种可能形成缺陷的地质、 施工环节与成桩后的养护环境及外力作用进行研究，就有可能做出具体缺陷种类的判断， 这样有利于对缺陷的验证与处理。2、反射波检测的缺陷成因及缺陷特征基桩中常见的缺陷有:蜂窝、离析、缩径、扩径、夹泥（层）、断裂。现对各种缺陷 产生的原因和条件以及反射波的曲线特征分别加以分析。1）蜂窝状缺陷：一般是由于配料不当，或是井壁掉下的泥、砂及残留在桩体中的 浮渣和浮浆等造成。由于这些小孔洞是分散在胶结较好的混凝土中，激振波的一部分成 为反射波返回桩顶；一部分被散射;一部分直接透射或绕射到达桩底，再反射回到桩顶。 所以，有振幅较小的同相缺陷反射波与振幅更弱的同相（持力层为土层或强风化层）或反 相（持力层为中风化岩）的桩底反射波。桩身平均纵波速度稍低于完整桩。2）离析类缺陷：混凝土搅拌不均匀，运输路径太长，混凝土受水冲泡等，使粗骨 料集中在一起，造成桩身混凝土离析。在离析类缺陷的顶界面上产生同相反射波，在其 下界面上产生相对较弱的反相反射波，当其出现在深部时为单一衰减型正弦波。在浅部 时多为合成波。3）缩径类缺陷：当桩孔穿过遇水膨胀的土层时，桩孔四周该土层遇水后向桩孔中 凸起，使该处的桩径缩小。此外，当桩身穿过含承压水的地层时，由于地水的不断冲刷， 使混凝土的砂浆流失，产生缩径。在缩径类缺陷的顶界面上产生同相反射波，在底界面 上产生相对较弱的反相反射波，振幅的大小与缩径的大小有关。此类缺陷与离析蜂窝类 缺陷的根本差别是：激振波可以通过桩身中部到达桩底产生反射波回到桩顶，桩身平均 纵波速度正常。4）扩径类缺陷：在容易崩落土层中能产生扩径；基桩复打时能在遇水膨胀及松软 土层处产生扩径；在岩石中爆破成孔也常常产生扩径。扩径部分上界面产生反相反射波， 下界面上产生相对较小的同相反射波。5）断裂类缺陷：致使桩身断裂的原因较多。主要有跳打不合理造成的邻桩挤压断 裂或土体隆起将桩拔断；灌桩过程中较长时间停工，继续施工形成浮浆将桩隔断。混凝 土浇灌时拔管过快容易造成断桩；挖土机开沟将桩拉断等外力作用下造成断桩。桩身断 裂，裂口充水或充气，反射系数很大，反射波很明显，振幅大。若断裂面平整、断裂面 到桩顶的距离不太大，能在检测曲线上出现3次以上反射。3、桩基检测应用实例实例1：下面一组是实际工程中的检测波形。（1）所示桩判定为完整桩，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）所示判定局部缺陷桩，桩长6.2m，桩径为1.1m，砼标号C25,参考波速 为3800m/s，根据低应变检测的曲线的特征进行分析，得出结果是3.2m处严重离析， 开挖后发现地下有一泉眼，桩在2.43.2m段严重离析走浆，靠近泉眼处桩身侧面局 部严重缺损。（3）所示桩判定为夹泥桩，桩长6.6m，桩径为1.1m，砼标号C25,参考波速 为3800m/s，根据曲线特征进行分析，得出结果是4m处严重夹泥，开挖后在桩 3.8m4.2m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）所示为断桩，桩长9.5m，砼标号C20，参考波速为3500m/s，该曲线振 幅大，反射明显，根据曲线特征进行分析，判定结果是6.5m处断桩，开挖后得到验证。实例2：某厂房工程采用钻孔灌注桩基础。其中某桩，桩长9.5m，桩径1400mm ， 设计砼强度等级C25,持力层为中风化砂岩。该桩的低应变实测曲线，低应变曲线显示桩底有强烈的同向反射，怀疑桩底质量较 差，为此进行了钻芯法验证。钻芯结果显示，该桩底部与持力层基岩接触较好，桩底沉 渣厚度符合规范要求。经分析，认为反射波系由桩底砼与基岩之间很薄的一层泥皮引起。 说明低应变法在判断桩底接触情况时不易把握，但如果桩底为明确的反向反射信号，则 可以肯定桩底接触很好。实例3、某铁路桥桩，桩长40.5m，桩径1.0m，C30混凝土，摩擦桩，做低应 检测（如图3-6），经低应变曲线分析，桩头往下约4.8m处有严重缺陷。用声测法检 测对比。桩头往下12面在4.5m-5.3m处声时声幅异常，23面在4.7m-5.5m处声 时声幅异常，以低应变分析结果相符，后经调查，该桩在灌桩时最后一车混凝土间隔时 间太长，分析造成混凝土离析。该实例说明通过低应变反射波，结合工程实例可以对混凝土的离析类缺陷做很好的 判定。4、结论通过缺陷分析及检测实例可以看出：1）低应变法对桩基浅部缺陷较敏感，但受地质条件影响较大，所以低应变反射波 法适用于地质条件简单、桩长小于50m或桩径小于115cm以下的桩基完整性检测，也可用于大面积桩基质量普查。2）反射法具有检测快捷方便、效率高、能够实时做出判断。可用来检查桩身完整 性，并可检查缩径、扩径、夹泥、断桩、空洞、离析、沉渣。4）低应变反射波法受到的干扰因素较多如：桩身截面突变、激振方式选用、桩头 的处理情况等都会对判别结果造成影响。5）在应用该法检测时对于大直径桩、长径比很小的桩，应注意其尺寸效应，不能 完全用一维理论来解释，可采用增加检测点、与其它检测方法相互校核的方式进行。