低应变反射波型与桩身完整性判别的探讨

吴永亮

摘要：文章简要地阐述了桩基低应变检测波形原理，在此基础上，根据这一原则对桩身完整性判别，提出了不同的判别法，并结合工程实例对基桩低应变检测的波型进行分析，以便掌握好基桩波形与桩身完整性判别之间的联系，确保基桩完整性。

关键词：低应变检测;桩基;波型分析;完整性判别

低应变反射波作为桩基桩身完整性检测中常用的检测方法，在实际检测过程中，经常会受桩身混凝土密实性、桩长、尺寸效应和频率响应等因素的影响，因此，对低应变反射波型与桩身完整性判别进行解读显得极其重要。

在《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）中，根据桩底反射波特征是否出现进行桩身完整性分类，但在桩身缺陷判别时，未能给出具体的反射特征。因此，通过灌注桩曲线的反射特征分析，对这些异常现象的成因进行总结，并采取相应的处理措施。本文通过笔者的工作实践，就低应变反射波型与桩身完整性判别进行探讨。

1桩基低应变检测原理分析

低应变检测法作为建筑桩基桩身完整性检测的一种方法，在工程检测中得到了广泛应用。此方法在桩基检测中的工作原理是：先采用力锤敲击桩顶，使桩产生一定的应力波，再通过应力波传播过程来检测桩基的变化情况，以此来判断基桩的桩身是否断裂、扩径或者缩径等，在这过程中将会产生反射，然后按波反射时间与桩体波速对桩身缺陷的位置进行估算。

混凝土作为一种非匀质材料，由于应力波速在骨料、水泥浆、气孔中存在较大差别。在混凝土桩中应力波的传播速度可以随着混凝土的密实度，强度和缺陷的变化而发生变化。故，如果确保回波时间的精确性，也难以计算出应力波反射的位置，这是因为桩的动测估算比较粗造，且测试结果不全面。但总的来说，低应变反身法在桩身检测中应用，可以实现工程质量的准确判断，并能够及时发现工程中存在安全隐患，因此，我们需要重视低应变动力检测技术在桩身完整性检测的中应用。

2桩身完整性判别

2.1桩顶部位判别

在桩顶部位，经常会出现松动、浮浆、断裂等异常情况，当出现这类异常时，可以通过低应变法检测来发现桩顶部位。经检测可以发现，桩顶部位位于浅层，其波型具有反射周期长、频率低、波振动幅度较大等特点。若桩顶部位出现异常情况，如出现浅层缺陷，应选用硬质小铁锤进行敲击，确保脉冲力频率较高，且持续时间较低。利用此方法能够使反射波的波长逐渐减小，且能够准确判断出桩顶部位的异常情况。因此，通过桩顶部位的异常判断，使异常情况得到解除，以得到标准检测信号。

2.2桩身部位判别

通常而言，桩身部位经常会存在离析、缩径、夹泥等异常情况，因此，为了能够对桩身部位的缺陷及影响程度作出准确判断，需要采用基桩应力波理论公式进行计算。桩身的阻抗值z的计算公式如下：

z=A p c（1）

在上式中，A为基桩的截面积，p为桩身的密度，c为应力波的波速。若桩身某一部位出现缺陷，基桩的截面积和桩身密度就会发生改变，因此，我们可以选用其中一个作为指标来判断桩身的缺陷类型。

当桩身部位存在离析、夹泥、空洞等缺陷时，就会降低基桩密度，其密度下降值越大，其缺陷程度就会越严重。如果桩身部位出现缩径，就会减少基桩截面面积，其缺陷程度就会越严重。同时，若桩身部位出现缺陷，其反射波波速就会产生下降趋势，导致反射波的波速下降。然而，桩身部位断裂作为一种缺陷，其表现形式比较容易区分，如果出现断裂缺陷，其横截面面积将会变成0，波型变为同相反射波。

2.3桩端部位判别

为了实现基桩完整性的判断，应选用桩端部位的反射波波型，再对桩底岩土阻抗和桩端阻抗的大小进行比较，将其分为以下三种情况：

（1）桩端阻抗大于桩底岩土阻抗。在此情况下，普通的基桩中的桩端就会出现同相反射波。若相反射波较为明显，就说明基桩的完整性较好。以摩擦桩为例，如果桩端阻抗大于桩底岩土阻抗，就会出现明显的同相反射波。

（2）桩端阻抗与桩底岩土阻抗相等。在这种情况下，桩底的反射波信号将难以检测到，导致不能准确判断基桩完整性。例如，在软土地基施工时，基桩的持力层主要存在于中风化花岗岩当中，难以检测到桩端反射。

（3）桩端阻抗小于桩底岩土阻抗。如果出现这一情况，桩底的反相反射波就较为明显。如果增大反射波的幅度，就会减小桩底的沉渣;反之，就地增大桩底的沉渣。

反相反射波与同相反射波存在较大的差别，通过反相反射波的波型，可实现基完整性的准确判断。可见，在不同的工程中，如果反射波波型相同，也难以判定基桩缺陷完全相同。

3工程实例分析

3.1案例一

某住宅建筑，其桩基采用钻孔灌注桩，桩径600mm，桩长31m，检测对象为11#楼与6#楼，砼强度等级C30，低应变检测信号见图1。

通过上图信号分析，此桩在桩顶向下4.7m处的桩径处于不断变大的趋势，到4.7m时，桩径就会出现明显的缺陷，经低应变检测信号验证，此桩从桩顶向下3m出现缩径的反射波信号，被误判为该位置的桩身存在缺陷。但后来经过抗压静载试验发现，该桩加载到单桩竖向抗压承载力极限值时，其沉降量仅为18.92mm。

3.2案例二

某商住小区，采用预应力管桩基础，桩长22m-29m，桩身完整性检测采用低应变反射波法，根据检测结果分析，此批桩1/3以上在桩顶向下4m-10m桩身存在缺陷，故将其判为III类桩，为了确保检测结果的准确性，建设方从III类桩中抽取2根桩进行检测，检测发现桩的上部接头位置的桩身存在破裂，这下验证了低应变检测的准确性。桩的低应变检测曲线见图2。

4结束语

综上所述，低应变反射波法在桩身完整性检测中应用过程中，需要采用一些检测方法进行桩身的缺陷判别，以确保工程的质量，减少安全隐患，降低工程的经济成本。在桩身浅层部位缺陷的判断时，可以采用开挖的方式进行验证。而在混凝土深部缺陷判断时，要使用不同的检测方法进行验证，包括钻芯法、低应变法等;而对于混凝土预制实心桩深部缺陷的判断，要使用高应变法、抗壓静载荷法进行验证。