探析低应变反射波法在基桩完整性检测中的应用

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1、探析低应变反射波法在基桩完整性检测中的应用广州开发区建设工程质量检测中心摘要：低应变反射波法是测定混凝土桩桩身完整性的一种检测方法，其经过多年的研究、应用及发展，该项技术己经逐渐走向成熟，事实证明它是一种准确可靠、经济快捷的检测手段。木文主要分析低应变反射波法检测的原理，低应变反射波法检测桩体完整性的可行性分析研究以及提高低应变反射波法在基桩完整性检测准确性的方法。关键词：低应变反射波法；基桩完整性；检测；应用引言：桩基是一种地下成桩工艺，也在我国高层建筑的建造过程中以及各种道桥基础建设中广泛采用。众所周知，基础建设在建筑过程中的作用以及对于

2、建筑整体质量的影响是非常大的。因此，对于基桩桩身完整性的检测是十分重要，也是十分必要的。低应变反射波法是一种非常优秀的检测方法，具有价格低、操作简便、对桩身无伤害性等优点，目前被广泛应用于建筑行业基桩桩身完整性的检测中。一、低应变反射波法检测的原理低应变反射法是检测指在桥顶施加一个动态力，同时桩身土壤体系在激振力的作用下产牛动态响应，同时采用传感器在桩顶获取瞬态激振后的动态响应信号，通过波动理论与振动理论以及应力波的传播规律，对信号的时域分析或传递函数分析来对桥身结构完整性进行判断。当纵波沿着无限长育•杆进行传播时,它将沿某一方向前进，将能量

3、输送到无限远处。但在实际的应用当中，杆的长度是有限的，当波与杆端相遇时，根据边界条件，纵波将会在端部边界发生反射或透射的现象。当应力波传到桩底接触到相比桩身更为柔软的土地界面时，此时会发牛与入射波同相位的反射现象，因此反射回来的波与入射波同相位。由于反射波和入射波相位相同，因此在反射点处会有明显的波幅增加，形成全反射现象。而在相反情况下，应力波传到桥底然后接触到相比桩身更为坚硬的岩层界面时,此时会发生与入射波反相位的反射现象，因此反射冋来的波与入射波存在相位差,并且发生叠加，形成半波损失反射现象。无论以上哪种情况，只要当应力波沿着桩轴线在垂直

4、于界面的情况下，进入到另外一种介质中去，那么对于两种介质就都会发生扰动现象，而应力波分别向两种介质进行传播，因此，会在介质分界面上发生反射以及透射现象。二、低应变反射波法检测桩体完整性的可行性分析研究反射波法是建立在一维波动理论的基础上的。假设桩为质地均匀、各向同性的一维线弹性体（桩的长度远大于直径，且入射波波长λ大于桩的直径），当用手锤在桩顶敲击吋，产生的应力波在桩身传播满足一维波动方程，对于水泥搅拌桩的假设设定如下：一是水泥搅拌桩是否可视为一维杆件；二是水泥搅拌桩桩身材料是否可视为弹性材料；三是水泥搅拌桩桩身波阻抗是否可以被

5、识别。从目前工程上的应用来看，水泥搅拌桩桩径多为50cm,桩长多为8m以上，长径比一般在16以上，符合桩长远大于桩径的理论条件，桩体可视为一维杆件。水泥搅拌桩是由水泥就地与地基土充分搅拌硬化而成，水泥土在受力初期，应力与应变关系基本上符合虎克定律。可视为弹性材料。与混凝土灌注桩相比，尽管水泥搅拌桩桩身波阻抗明显要小，但目前大量的工程试验资料证明，水泥搅拌桩桩身抗压强度可达1.2MPa以上（425#水泥,喷灰量50kg/m,龄期90d）,其抗压强度远大于桩周土强度，基本符合一维波动方程的理论假设。对实际工程桩的检测也表明，一维压缩波在水泥搅拌桩

6、桩身以内的入射、透射、反射特征清晰基于以上分析，反射波法检测水泥搅拌桩的桩身质量是可行的。从该种方法的实际应用与可靠性分析来看：与检测混凝土灌注桩相比,反射波法检测水泥搅拌桩有着其自身的特殊性。首先是检测时确定检测龄期的问题。统计资料表明，到28d龄期时，水泥土的强度为设计强度的60%左右，到90d龄期时才能达到设计要求。从检测效果的角度出发，龄期越长，强度越高,检测效果越好。如果过早地进行检测，水泥土尚未完全硬化，水泥土的波阻抗与桩周土的波阻抗较为接近，则不满足一维波动方程的理论假设。或由于镭击吋，因为桩身整体强度不高，形成波形的低频震荡，

7、导致无法进行有效的分析与判断。因此建议水泥搅拌桩最佳的检测龄期为28d以后。经过大量的实践证明，只要选择合理，处理得当，在满足一定的条件下，完全可以利用反射波法检测水泥搅拌桩的桩身完整性。三、提高低应变反射波法在基桩完整性检测准确性的方法1、数据采集对准确性的影响在低应变反射波法的数据采集过程中，应该注意以下几点：1、在测试前，应把桩头钢筋切割开，认真清理桩头浮浆及破碎部分，直到露出坚硬混凝土界面，使桩头密实，并尽量平整，至少应在成桩后8d~15cl方可检测。2、对于实心桩，传感器安装点与锤击点的距离不宜少于桩径的1/4；当锤击点在桩顶中心时

8、，传感器安装点与桩顶中心的距离为桩半径的2/3。对于空心桩，锤击点和传感器安装点宜在桩壁厚的1/2处，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角宜为90°