低应变动测波形图的选取及判定

■陈世夏 ■福建工大岩土工程研究所有限公司，福建 福州 350011

低应变试验检测桩身完整性的原理是将桩身作为连续的一维杆件，并且将波阻抗用于描述桩身的截面变化，再根据弹性波的传播原理，通过对桩顶的锤击而使桩身产生波动，最终桩底反弹，通过粘结于桩顶的传感器来传导到接收仪，转化为相应的波动图，最后通过我们的分析波动图来判断桩身的完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。在工程实例当中，做低应变试验的时候如何选取正确的波动图，舍弃人为因素所产生的错误的波动图就变得异常重要了。根据桩身完整性的评判依据，对桩基质量的分类如表1 -1 所示，其中一类和二类桩可以正常使用，而三类桩需要进行处理后方能进行使用，四类桩则需要处理后使用或者直接不能使用。通过合格的波形图我们可以测算出相应的桩长或者波速等，对于桩身完整性的判定具有很大的作用。

表1 桩身完整性判定

在具体的工程实例当中，做低应变检测的时候，根据桩身的成型方法的不同，一般采用不同的振源，预制桩所产生的波形也是相对比较简洁有规律，因为预制桩的制桩工艺是规范化的，所制造出来的桩身材质一般比较均匀，只有在施工过程中，打桩的时候有可能会出现断桩或者产生裂缝，从而使得桩身不完整。相对于预制桩，灌注桩的波形图变化幅度比较大，因为在灌注桩的施工过程中，打桩的成孔过程、钢筋笼的下放过程以及混凝土的浇灌过程都有可能对桩身质量产生比较大的影响，容易出现扩径、缩径、离析、断桩等问题。在采用低应变检测的过程中，对桩身的评判是定性不定量，只能大概判定出桩身的缺陷，很难具体准确到数量问题;如果是浅层缺陷的话，对于具体的缺陷位置也是比较难以判别的，不过可以通过开挖桩头来检验。下面主要通过一些工程实例动测波形图来判别桩身有缺陷的波动图的采集和判断问题。

1 无法判断具体位置的浅部缺陷

图2 浅部缺陷

在实际工程的检测过程中，有一些比较隐蔽的桩身质量问题不容易被发现并不是说因为该问题不够突出或者不够受重视，而是因为问题所出现的位置比较隐蔽，这就需要在检测的过程中通过丰富的工程经验来判断问题的所在。如图2 所示的波动图很容易被误判为一类桩，因为曲线足够光滑，有规律且无明显的缺陷体现。但是通过仔细的观察我们可以看到大概在0～1 米之间的曲线出现了不和谐的“漂移”，具有反常的现象即可通过经验初步判定该范围内可能出现了一些问题，再结合该曲线先是向上凸起来而后又向下凹下去，最后回归到完整曲线的轨迹，可以判定该范围内的桩身可能出现了离析或者断层，如果是灌注桩其原因有可能是施工过程中拔管太快出现夹泥或者桩头振捣不够，桩头混凝土离析;如果是预制桩有可能是打桩过程中把桩头打爆。因此该波动图所体现的是浅部有缺陷的桩，一般在桩头一下1 米范围内，但是因为问题不是非常严重，体现得也不是很明显，所以无法判定具体的位置。检测报告中一般以浅部缺陷来描述。对于这种曲线，在检测的过程中，当我们的遇到这类曲线的时候应该马上采集，另外再多采取几条以作对比，最后做出比较准确的检测结果判定。

2 扩径桩

扩径桩主要产生于灌注桩，扩径在波动图上的具体表现是扩径处的反射波相位与入射波相位相反，在灌注桩工程施工中，冲击力经常造成打桩机械设备的位移，使得冲(钻)桩成孔过程桩孔局部出现扩经，或者打桩位置原为鱼塘等沼泽地，混凝土浇筑时自身的重量把淤泥挤开造成扩孔，或者因为钢筋笼在下放的时候产生了钢筋的向外弯折或者是遇到极软土层而出现的扩径情况，施工过程中经常因为操作的失误，混凝土浇灌的顺序等原因会导致这种情况的发生。

扩径桩的扩径部位反射波比较明显，在其他位置没有出现别的问题的情况下波动曲线比较规则，可以看到桩底反射，桩身是完整的。

图3 单一扩径

图3 是扩径桩的比较经典的一个波动图，该桩桩长13 米，在7 米左右的位置可以看到非常明显的反射波且与入射波的相位相反，是一个很经典的中部扩径体现，在该位置可以看到曲线的走势发生了陡降，经过反射以后又恢复正常。波动图的其他部位波动曲线比较规则，并没有出现别的明显的问题，由此可以判定该桩属于扩径桩，检测报告中可判为二类桩，是合格桩。

3 缩径、离析、夹泥、断裂等问题所反映的曲线

关于缩径、离析、夹泥和断裂等问题在波动图上的反映主要体现为与入射波相位一致的同向反射，不同的桩类型产生不同的缺陷，如预制桩一般是裂隙、断裂，灌注桩一般是缩径、离析和断裂。本文中一概归结为桩的缺陷。需要注意的是桩的断裂可能出现多次的同向反射，甚至于无法判断出桩底的反射，这需要在工程实践中积累相应的经验方能较为准确的鉴定。对于桩基缺陷的曲线选择，首要的是能够找出较为明显的缺陷位置和曲线上的异常体现，然后根据曲线的特征来判别桩身所出现的问题。但是因为缺陷的曲线体现差异不是很大，难以鉴别，只能通过取芯等试验手段才能够直观明确的鉴别出相应的具体问题，所以在报告中的描述一般为几米处有缺陷。在检测过程中采集到这些曲线的时候，要通过多换几个位置点来锤击桩顶，避免与裸露在桩顶的钢筋接触，以采集到最具有代表性的波动曲线，为后面的分析提供准确的依据。

图4

图5

图4～图5 所示的就是桩基缺陷的代表性曲线，图4 中可以看到大概在6.5 米左右曲线出现了上凸的现象，不再沿着曲线原有的轨迹进行下去，可以判定在该部位有可能出现了明显缺陷问题。图5 中很明显的在19 米左右出现了与入射波相位一致的同向反射，可以判定该部位出现了明显缺陷问题。

4 完整桩波形曲线

概述了桩基低应变动测波形图分析的结果，作为对比，完整桩的反射波波形规则，波列清晰，无缺陷反射波的存在，桩底反射明显，波速正常。图6 所示的是工程实践当中遇到的较为典型的完整桩的波动图。一般而言只要波动图上没有出现较为明显的异常现像，该桩桩身质量判定为合格桩，可正常使用。

图6

5 结束语

桩基检测的方法随着科技的发展将越来越多，其检测精准度也越来越高。低应变检测方法可以较为直接简单的检测出桩的缺陷位置，推测桩长与桩身混凝土强度，是现在也是以后工程项目桩基桩身质量检测中使用最为广泛的一种检测方法。对于波动图的选取问题，应结合工程的实际地质情况及各种桩型自身的材料及工艺特点，判定桩身质量的缺陷形式和位置。对于缺陷桩的判定，应严格按照最新版的《建筑基桩检测技术规范》来下结论。

［1］周黎明，唐进，张涛.某地桩基低应变检测分析［J］.城市勘测，2005(2):48 -48.

［2］张英颂.低应变检测桩身质量的若干问题分析［J］.广东建材，2012，28(4):36 -38.

［3］张刚.低应变反射波法检测扩径桩问题探讨［J］.铁道勘察，2008，34(4):54 -56.

［4］李凌云.浅谈反射波法基桩低应变动力检测的几个问题［J］.山西建筑，2006，32(18):86 -87.