|||||||||||桩基低应变检测曲线实例分析 09:18:25 &来源：网络转载
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对桩基低应变检测曲线实例分析。
一般完整桩在时程曲线上的反应： 对于摩擦桩和嵌岩桩表现有三种情况：桩底反射与初始入射波同相；桩底反射不明显,以及桩底反射与初始入射波先反相后同相。
如图所示：
预制管桩外径Φ500mm,h=13.3m壁厚100mm,砼强度等级C60,在空气中的反射波曲线
预应力空心管桩,外径Φ500mm,h=12m,壁厚80mm,砼强度等级C80,在空气中的反射波曲线
实例：桩类型：Φ1.2m，H＝38.5m钻孔灌注桩
地点：杭宁高速公路K76+893 0-R2/0-R3桩
评价：完整嵌岩桩
该桩径1.2m,桩长38.5m,C30钻孔灌注桩，桩尖进入微风化泥质岩2m，测试波形完整。纵波速度为m/s，桩底反向，说明无沉渣．为完整嵌岩桩.
地层影响的时程曲线桩
桩类型：Φ1200mm，h＝28.4m冲孔灌注桩
地点：诸永高速台州一段25标某桥桩
评价：该桩砼强度c25,采用冲抓钻,12m见基岩后采用冲击钻,一直到桩底,从波形可见进入基岩有明显的反向反射,为地层的反映
特殊桩形的曲线
桩类型：Φ1000mm, L约13m，冲击桩
地点：温州洞头中心渔港石码头
评价：完整桩
该外加5mm壁厚钢护筒至强风化，后变径800嵌岩2D。故在桩底前同向反映为钢护筒底变径处的部位，经钻孔验证而不是缺陷
2、桩头缺陷桩桩头疏松
桩头浮浆或强度偏低的桩，测试结果无法反映桩的完整性，曲线反应为入射波峰较低而且脉冲较缓，而且后续波形呈低频，此类现象均属桩头强度偏低。如图所示：桩类型：Φ1.2m,L=18.7m钻孔灌注桩
地点：杭兴高速公路MP14—R3桩
评价：桩头砼强度低
该桩径1.2m,长18.7m,设计混凝土强度等级为C25,测试发现曲线呈低频振荡, 判为桩头浅部强度低或局部离柝,经取芯验证,0-1m岩芯松散,1-2.7m岩芯有气孔,强度低,2.7m以后岩芯强度达到要求,芯样完整,要求凿去３m桩头重新接上桩头处理.
3、桩底缺陷桩
桩类型: Φ800, H=19.0m钻孔灌注桩
地点: 温州某工地嵌岩桩
评价: 桩长明显沉渣
该桩设计桩长19m,单桩承载力3000kN，若按3520m/s计,测试桩底在18m处同向反射明显, 取芯后有50cm淤泥沉渣，未进入中风化，后注浆再测也有同向反映，说明效果不明显。
桩类型: Φ800, H=11.2m钻孔灌注桩
地点: 杭州某监站围墙桩工地
评价: 桩长明显偏短
该桩设计桩长11.2m,测试桩底反射明显,波速达4790m/s,若按3500m/s计, 桩仅为8m,明显反映为桩偏短.
4、缩径夹泥桩
缩径桩在时程曲线上的反映比较规则，缩径部位的缺陷呈先同相后反相，或仅见到同相反射的信号，视严重程度，可能有多次反射，此类缺陷桩一般可见桩底信号。如图所示：
桩类型:，桩径0.8m，桩长39.6m钻孔桩，
地点:温州苍南码头桩桩。
评价:该桩第一次测发现5m处明显缩径，后凿去4m再复测表明：因凿不到位，露出部分桩头是缩径处，故形成第二次测试为扩径反映
该桩为钻孔灌注桩，桩长17m，混凝土强度等级为C30，在2.4m处存在明显缺陷经开挖验证，找到一块疯狂的石头。桩身畸变，呈S形状，由以上曲线也可判断，施工过程中堵管，拒灌，后二次灌注。
桩类型: Φ800 mm , H=33m钻孔灌注桩
地点：杭州市下沙高教城职工技术学院
评价：严重夹泥
该桩径0.8m,桩长33m,强度C25,通长钢筋笼，测试在1.5-2m处严重缩径或夹泥，经开挖证实2m处严重夹泥达一半桩径。经凿除后再进行复测（下图），桩身完整。
5、扩径桩扩径
桩在曲线上反射波形较为规则，扩径处的反射子波呈反相，或先反相后续同相，也可能有多次反射，一般情况看到桩底反射。如图所示：桩类型: Φ1200mm,L=16.1m钻孔灌注桩
地点: 温州某大桥桩
评价: 扩径桩
上图11m处反向反射明显,为扩径反映属扩径后逐渐回缩。下图在8m处由反向转同向，属扩径后马上回缩.
由于离析部位的混凝土松散，对应力波能呈吸收较大，形成的缺陷子波不规则后续信号杂乱，而且频率较低，波速偏小，一般不易见到桩底反射。如图所示：
桩类型:φ700 mm, h=34m，钻孔灌注桩
地点:某大楼工程桩
评价:离析桩
该桩经测试发现在8.6m左右有同相多次低频反射,经钻孔取芯在8.1-9.5m严重离析,无法取到芯样,原因在该处仃灌3小时,在7m处为扩径反映,该处超灌5方混凝土。
7、断裂 脱焊 脱节桩断裂桩
由于在断裂处波阻抗的突变，故形成以下三种情况：上部断裂往往呈高频多次同相反射、反射波频率值较高，衰减较慢；中部断裂反映为多次同相反射，缺陷的反射波幅值较低；而深部断裂波形，类似摩擦桩桩底反射，但算得的波速明显高于正常桩的波速。如图所示：
桩类型: Φ600 mm , H=45.0m钻孔桩
地点：温州某工程二期80#桩
评价：断裂桩
该桩径o.8m,长45.0m,设计强度C25,,因基坑开挖造成部分桩断裂,经测试在近4.2m处断裂，波形呈多次反射,经开挖验证为4.5m断裂凿去断处后重测说明下部桩身完整再进行接桩。
桩类型:φ500mm,h=35mphc空芯管桩
地点:浙江加兴某工地
评价:脱节桩
该桩径500mm,壁厚10mm,桩长35m(12,11,11)phc管桩,由于施工和挤土的原因,造成局部脱焊,或地表第一节上抬,並与下桩脱接
8、脱焊虚焊等不良焊接桩
预制桩和管桩的焊接质量及成桩时由于受损造成焊接处表现为有同相反射，严重时难以见到下部位较大的缺陷或桩底反射。如图所示：
桩类型: Φ500~600 ｍｍ h=40m(12+12+11+5)预应力
地点：杭州东新园安居小区
评价：断桩
该桩为pvc500mm空芯管桩,桩间距1.5m，电梯间采用Φ600管桩，用600吨静压桩机压有部分欠压, 桩高出设计标高2~3m。由于一次性开挖（3.5m），造成土体挤压， 而使绝大部分欠压桩形成2~5m断裂。
更多(0)(6)全部评论(3)点评：发表于 06月10日 14:01这家伙很懒，没有个性签名！低应变数据仅供参考，水分比较大||点评：发表于 06月10日 11:08这家伙很懒，没有个性签名！学习了。。。||点评：精彩推荐热点排行本周本月最新资讯论坛精华扫一扫，关注微信基桩检测技术2014_图文_百度文库
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1、从事建设工程质量检测活动，应遵循独立、客观、公正的原则，严格执行国家和本省的有关 标准、规范，确保检测质量。2声测管焊接在钢筋笼内侧。2、低应变反射波法传感器的选择，可选用宽频带的 速度型或加速度型传感器。3、声波透射法以超声波的波速和波幅为主，频率、波形、为辅来判断混凝土上的质量。4、静载试验时，应满足同一条件下不少于1% 根且不宜少于总桩数3 根。当工程桩总数在50 根以内时，不应少于2 根。5、采用自由落锤为锤击设备时，应重锤低击，最大锤击落距不宜大于 2.5m。6、声波透彻法检测是桩身完整性为II类的桩应满足，某一检测剖面上 个别测点 的声学参数出现异常，无声速低于 低限 值异常。7、桩身出现水平整合型裂缝或断裂，竖向抗压承载力可能满足设计要求，但存在 安全 和 耐久性 方面的隐患。9、单桩竖向抗压静载试验时，当直径或边宽大于 500mm 的桩，应在其两个方向对称安置 4 个位移测试仪表，当直径或边宽小于等于 500mm 的桩，应在其两个方向对称安置 2个位移测试仪表。10、桩基按承载性状可分为 摩擦桩 、端承桩 两大类。13、土对桩的阻力和桩的运动速度有关，决定静阻力的主要因素是位移，决定动阻力的主要因素是速度。14、受外力作用的弹性直杆中，应力波传播速度与质点振动速度是有区别的，质点振动速度取决于应力大小，而波速传播速度仅为材料性质的函数。1影响桩土荷载传递的因素有桩侧土 和桩端土的性质，砼强度和长径比。2、声波透射法以超声波的声速值和
波幅值为主， PSD值、主频值为辅来判断混凝土的质量。5单桩水平静载试验规定，试桩至支座桩最小中心距为 3
D6.抗拔时 反力梁的支点重心与支座中心重合。2、声波透射法检测时桩身完整性为II类的桩应满足，某一检测剖面上
的声学参数出现异常，无声速低于
值异常。3、发射与接受声波换能器应以相同标高或保持固定高差同步升降，测点间距不宜大于
mm。4、截取混凝土抗压芯样试件应符合下列规定：当桩长为10~30m时，每孔截取
组芯样；当桩长小于10m时，可取
组芯样；当桩长大于30m时，取 4
组芯样。6、声波透射法所测灌注桩混凝土的声速比反射波法测出的声速要高，这是因为：一个是无限体声速一个是一维杆的声速。（
）10、桩身混凝土缺陷检测需对所测取的声时（声速）进行数理统计，才能对缺陷做出推断，是因为：混凝土是非均匀介质，声速是非均匀随机分布的。（
）11、有一混凝土桩，分别采用高应变、低应变和声波透射法三种方法进行检测，测出的桩身波速大小顺序是（
）：A、声波透射法&高应变&低应变；
B、声波透射法&低应变&高应变；
C、低应变&高应变&声波透射法；
D、高应变&低应变&声波透射法；12、波振面为球面的声波在固体介质中传播，波幅衰减与传播距离有关。（√
）15高应变法适用于检测基桩的 和
；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。16、高应变测桩时，若遇到桩身某截面有缩颈或断裂，则会产生
拉应力 ；若桩侧某部位土阻力明显增大，会产生 压应力 。117、高应变承载力检测时应对称安装应变传感器和加速度传感器各两只，其目的是为了监视和减少可能出现的偏心锤击影响。（
）18、为保证拟合分析所需的数据，曲线采样长度（F-t曲线和V-t曲线）应从传感器受到冲击信号t1时起，到t1+2L/c时止。（
）7、桩周围软土因自重固结、、积挤土沉桩等原因而产生的沉降大于基桩的沉降时，应视具体工程情况分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影响1、一根弹性杆的一维纵波波速为3000m/s，当频率为3000Hz的正弦波在该杆中传播时，它的波长为。（A
）A、1000mm；
B、9000 mm；
D、9 mm。3、设计等级为甲级,或地质条件复杂,成桩质量可靠性较低的灌注桩,低应变抽检数量不应少于总桩数的（
）,且不少于20根.A、15%
D、25%6、打入式钢筋混凝土桩的最大锤击数一般应控制在（
） 击。A.300-500
B.800-1200
D. 3、声波透射法以超声波的
为辅来判断混凝土的质量。8、实测曲线拟合法：增加土的极限静阻力（Ru），将使计算力曲线
；增加土的最大弹性位移（Sq），将使计算力曲线
；增加土阻尼，将使计算力曲线 下降
。10、桩基按承载性状可分为 、 _两大类。11、对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于_ 桩头
，等效作用面积为_
承台面积 ，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。13、受外力作用的弹性直杆中，应力波传播速度与质点振动速度是有区别的，质点振动速度取决于应力大小，而波速传播速度仅为材料性质的函数。（
）15、在曲线拟合时，若拟合得出的力-时间曲线在2L/c附近出现高频振荡，则说明拟合给定的阻尼系数偏小。（ √
）16.试验之前要预压，因梁间有空隙，不超过预加值的20%。作用：1消除空隙2仪器是否正常，受力是否均匀。5、对作为锚桩用的 和，单桩竖向抗压静载试验前宜对其桩身完整性进行检测。9、低通滤波的频率上限一般不应低于（
）。A、1000Hz
D、2500Hz1、实测曲线拟合法：增加土的极限静阻力（Ru），将使计算曲线 上升 ；增加土的最大弹性位移（Sq），将使计算力曲线 下降 ；增加土阻尼，将使计算力曲线 下降 。2、对于桩中心距大于6倍桩径的桩基，其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于 桩端平面 等效作用面积为 桩承台投影面积 等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向性均质直线变形体理论。5.低应变测试时振幅与传感器安装及击振的方法有关。
对10.高应变采用力法分析，取样长度t应为t0+2L/c进行分析。
2判断题1. 在桩的静载荷载试验中，每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm时，并连续稳定2h（至少1.5h）后，方可施加下一级荷载。（√）2. 波振面为球面的声波在固体介质中传播，波幅衰减与传播距离有关。（√）
五、问答题1、某工程混凝土钻孔灌注桩，直径Ф800，桩端持力层为强风化基岩，设计单桩抗压特征值为3000KN，拟定最大加载量6000KN。下列是试桩静载试验所得的Q-S、s-lgt曲线，判断其单桩竖向抗压极限承载力，并分析其破坏原因。答：根据Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的承载值；对于s-lgt曲线曲线尾部出现明显向下弯的前一级承载值即其极限承载力为5400KN。在5400KN承载下，桩顶沉降量大于前一级作用下沉降量的5倍，可能为桩端刺入强风化基岩破坏。2、设计要求单桩承载力特征值为500KN，同条件下3根试桩试验得到的极限承载力分别为900KN、1000KN和1100KN可否判定满足设计要求？如果得到的极限承载力值分别为800KN、1000KN和1200KN能否直接判定满足设计要求？答：3跟试桩极限承载力为900KN、1000KN、1100KN，其极差200KN不大于其平均值1000KN的30%，取其平均值1000KN为单桩竖向极限承载力，所以满足设计要求。如果3根试桩为800KN、1000KN、1200KN，其极差400KN大于其平均值1000KN的30%，不满足设计要求，应分析极差过大的原因，必要时可增加试桩的量。3、反射波法的理论基础是什么？受检桩应满足哪些条件？答：反射波法是以一维弹性杆件的应力波理论为基础，受检桩应满足λ&&D,
λ&&L. 声波投射法中，频率范围上限不少于2000HZ。2、纯摩擦桩，桩周土均为匀质土，桩长为12m，离桩顶2m左右有轻微缺陷，试画出该桩的实测速度曲线示意图。（砼波速为3000m/s）答：桩底在8ms，距入射波1.3ms处有较低幅同向反射、某桩基检测单位在对某公路工程进行检测，桩长为54.8m,桩径为1.2m，桩端进入中风化凝灰岩，采用4磅铁锤和不带耦合剂的加速度传感器，传感器安装在桩中心，其测试波形桩底反射不明显。问：该单位测试方法是否正确，应采取哪几种测试技术并说明作用？ 答：1）对于长桩，应采用高能量低频锤头锤击，使应力波传播远一些可以反映深部缺陷和突出桩底反射，从而判断其嵌岩效果。2）同时应采用低能量高频锤头，使提高激振频率降低激震波长，提高对桩浅部的分辨率，使其能突出桩浅部缺陷信号。3）应将传感器放置1/2～2/3桩径处，确保良好藕合，以减少面波和钢筋笼的影响。2、高应变试验采用锤低击原则的目的是什么？答：落高大小是影响力峰值和桩顶速度的重要因素。落高过小，能量不足；落高过大，不仅引起偏心锤击，还易使力峰值过大，易击碎桩顶，即使桩头未碎，也会使桩的动阻力偏高，加大高应变测试误差。
33、单桩竖向抗压静载试验的终止加载条件是什么？答：1）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍，注：当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm2）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。3）已达到设计要求的最大加载量4）当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值5）当荷载-沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60~80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。7、某一人工挖孔桩，桩长为10m，其混凝土应力波速度为3500m/s，桩顶部1.5m有护筒，护筒直径比桩身的直径大，试画出理论时域信号波形示意图。答：在护筒底处曲线有同向反射8、桩的竖向载荷试验的桩土体系力的传递机理？答：当桩顶受到竖向荷载作用下，桩身在向下力的作用而向下位移，但由于桩侧土的侧阻力起作用，支撑着桩的向下作用力，在桩顶不断的竖向荷载作用下，桩侧士的侧阻也自上而下不断向深部作用直至桩身下部的侧阻全部被发挥，此时如桩顶竖向荷载再继续认加，而且桩身强度足够的情况下，桩端的岩土阻力开始起作用，起到支撑后期的桩身荷载力，直至过到桩的极限设计值。9、简要说明主要土参数单独变化时对拟合曲线的影响。答：(1)静阻力的增减直接影响计算(拟合)力曲线的升降其对计算曲线的影响将滞后出现(2)加载最大弹性变形值sq的减小使土弹簧刚度增加，加载速度加快，即土阻力发挥超前
反之，则减弱土弹簧刚度，使土阻力发挥滞后(3)土阻尼的增减作用与静阻力的增减作用相近阻尼增大将使计算曲线趋于平缓，减少计算波形振荡(4)卸载弹性变形值squsqu值愈小，卸载愈快，造成回弹时段的计算力曲线下降(5)卸载弹性限UNL愈大，计算力曲线就愈往下移上述主要土参数的影响都不是孤立的12、反射波法的理论基础是什么？受检桩应满足哪些条件？答：设想将桩作为一维杆件，当桩顶施加一激振力，使质点受迫振动而引起波速，应力波在桩身中传播时当遇到波阻抗（速声、密度、面积）变化时，将会产生波的反射和透射，人们利用在桩顶安置的传感器接收反射波的信号从而分析桩身完整性，达到评价桩身质量的目的。受检桩应满足波长远大于桩径，桩长远大于波长。14、低应变检测桩身完整性时，其检测深度与哪些因素有关？答：低应变检测桩身完整性时，其检测深度有下列因素有关：激振能量-大桩长桩，激振能量要大，反之可小；激振频率-大桩长桩，激振频率要低，可用低频锤，如尼龙力棒，反之为提高分辨率，可用高频锤，如铁锤；15、如何判定高应变检测时所采集的力和速度信号的优劣？答：（1）多次锤击下获得的信号应具有稳定性、重复性（2）力曲线和速度曲线在开始阶段有正比例关系，但峰值不一定重合（3）力曲线和速度曲线在结束阶段应归零（4）贯入度必须足够大以充分激发基桩承载力。42.一钻孔灌注桩，桩端进入中风化基岩，但施工时沉渣较厚，请画出该桩的实测速度曲线示意图答：进入中风化基岩，曲线呈反向反射，但是桩底有沉渣就有同向反射。P85。18、某工地桩径1.2m，桩长34m，桩动测的曲线反映在10ms处有明显的低频的同相反射和12.5ms处有一反相反射并未见到桩底反射，问该桩缺陷处为几米？，应如何建议建设单位和设计处理该桩的缺陷。（工地平均波速3400m/s）答：L＝c×t/2＝÷2＝17m缺陷部位在17米，由于曲线反映是低频同相，应为离析，建议钻孔取芯至20米验证后注浆处理。16、基桩静压试验时，应在正式试验前进行予压，试问予压的目的是什么？不予压应会造成什么后果？答案：静压应真实反映桩在荷载作用下的桩身受力情况，为了消除桩头因杂沙土、浮浆残留体的影响，也为了验测桩顶平面、千斤顶和各荷载杆件因不规范的及时发现，故基桩静压试验时，应在正式试验前进行予压
21、有一桩径为800mm，壁厚为的100mm的离心管桩，已知桩身截面积A=2199cm2，波速c=4200m/s，桩材弹性模量E=3.82?104 MPa。高应变实测得t1时刻的F1=8000kN，V1=4m/s，t2时刻的F2=3500kN，V2= ?0.7m/s（如图）。请分别计算在t1及t2时刻的上行力波和下行力波。
答：Z＝ρcA＝EA／c＝0.22×00＝2000KN．s／mV（t1）＝F/Z＝=4 m/sT1时刻上下行波：P↓（t1）＝1/2〔×4〕＝8000kNP↑（t1）＝1/2〔×4〕＝0 kNT2时刻上下行波：P↓（t2）＝1/2〔×(-0.7)〕＝1050kNP↑（t2）＝1/2〔×(-0.7)〕＝2450kN23、某Ф800的钻孔灌注桩，桩长为50m，桩身混凝土强度等级为C30，实测低应变曲线如下图所示，波速为3604m/s，t0=0, t1=1.94ms, t2=3.90ms, 试计算桩身缺陷位置及桩身类别。t0 t1 t25
答：L＝c×t／２＝3600 m/s×0.0.5m在3.5m处为断桩，应判为Ⅳ类桩
低频同向反射并多次反射，属于严重离析或夹泥。
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摘& 要:桩基是地下隐蔽工程，成桩质量不易控制，往往容易出现质量缺陷，因此，对桩基完整性进行尤为重要，低应变反射波法就是一种应用十分广泛的桩基完整性检测方法。本文介绍了低应变反射波法的基本原理，并阐述了低应变反射波法在桩基完整性检测中的应用，对各类桩的波形曲线进行了分析，以供参考。
关键词:低应变反射波法；原理；完整性检测；应用；波形分析
The low strain reflected wave method in the application of pile integrity testing
GuoJianWei
Jiangmen built union test LTD. Guangdong jiangmen 529000
Pick to: pile foundation is underground take cover engineering, pile quality is not easy to control, often prone to quality defects, therefore, to pile integrity is very important, the low strain reflected wave method is a kind of application is very extensive in the pile integrity testing method. This paper introduces the basic principle of the low strain reflected wave method, and expounds the low strain reflected wave method in the application of pile integrity testing, for all kinds of pile waveform curve are analyzed, for your reference.
Key words: the low strain r T I T Waveform analysis
&&&&&&& 随着工程建设的发展，桩基础在地基处理中得到了广泛的应用。桩基础属地下隐蔽工程，因此，其质量很难得到保证，施工过程中难免会出现缩颈、扩颈、断裂、夹泥、离析等缺陷。为了保证桩基安全可靠，进行桩基完整性检测是十分有必要的。桩基完整性检测技术目前主要有低应变法反射波法、高应变反射波法、声波透射法等。其中低应变反射波法具有检测快速、方便，测试资料分析简单、精确，费用低廉等优点，因此其被众多的检测单位所采纳与应用。
&&&&&&& 1 方法原理
&&&&&&& 低应变反射波法以一维波动方程为理论基础，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波。这样，根据一根桩不同阻抗变化界面其反射波的时域和频域曲线的不同特征（传播时间、幅值和波形特征），就可以判断桩身缺陷，评定桩身质量。由于波长& 大于桩径d，而桩长L 一般远大于d，因此，基桩完整性的反射波法检测是建立在一维波动理论基础之上，在数学上模拟桩的一维应力波传播，桩中应力波按下述一维波动方程传播：
&&&&&&&&&& （1）
&&&&&&& 式中：
&&&&&&& v 为x 方向的位移（m）；
&&&&&&& c 为波的传播速度（m/s）；
&&&&&&& E 为桩材的弹性模量（Mpa）；
&&&&&&& & 为桩材的质量密度（g/m3）；
&&&&&&& x 为坐标（m）；
&&&&&&& t 为时间（s）
&&&&&&& 当遇到阻抗(RA)界面时，将产生反射和透射。根据界面连续条件和牛顿第三定律，界面上两侧的质点速度V、应力&均应相等，即
&&&&&&&&&&&&& (2)
&&&&&&& 式中:
&&&&&&& VI&入射波质点速度；
&&&&&&& VR&反射波质点速度；
&&&&&&& VT&入射波质点速度；
&&&&&&& &I&入射波质点应力；
&&&&&&& &R&反射波质点应力；
&&&&&&& &T&入射波质点应力；
&&&&&&& A1&波阻抗界面上桩身的横截面面积；
&&&&&&& A2&波阻抗界面下桩身的横截面面积。
&&&&&&& 由波阵面动量守恒条件得:
&&&&&&&&&&&&& (3)
&&&&&&& 式中:
&&&&&&& &1&波阻抗界面上桩身混凝土密度；
&&&&&&& &2&波阻抗界面下桩身混凝土密度；
&&&&&&& C1&波阻抗界面上侧的纵波波速；
&&&&&&& C2&波阻抗界面下侧的纵波波速；
&&&&&&& Z1&波阻抗界面上桩身的波阻抗，Z1=&1C1A1；
&&&&&&& Z2&波阻抗界面下桩身的波阻抗，Z2=&2C2A2。
&&&&&&& 将式(2)和式(3)联立求解，可得:
&&&&&&&&&&& (4)
&&&&&&&&&&&& (5)
&&&&&&& 式中:
&&&&&&& n&波阻抗比值，n=&1C1A1/&1C2A2；
&&&&&&& F&反射系数，F=(1-n)(/1+n)；
&&&&&&& T&透射系数，T=2(/1+n)。
&&&&&&& 公式(4)、公式(5)是反射波诊断的依据，桩身各种性状以及桩底不同的支承条件，均可归纳成以下三种波阻抗变化类型。
&&&&&&& ①当桩底为支承桩，胶结良好，波阻抗近似不变时(Z1&Z2)，则n=1，F=0，T=1。由式(4)、式(5)可知，&R=VR=0，应力波为全透射，无反射信号，一般看不到桩底反射。但先决条件是激振的能量能充分影响到桩底。
&&&&&&& ②当界面上应力波从高阻抗进入低阻抗时(Z1＞Z2)，如磨擦桩的桩底、断裂、离析、缩颈等缺陷。Z1＞Z2，则n＞1，F＜0，T＞0，由公式(4)可知，&R与&I异号，反射波为下行拉力波。根据应力符号的定义，上行的拉力波与下行压力波一致，由公式(5)可知，VR与VI符号一致。总之，在桩顶检测出的反射波速度、应力均与入射波信号极性一致。
&&&&&&& 当桩底存在沉渣或桩身完全断裂情况下，Z1＞＞Z2，则n&&，F=-1，T=0。此时由式(4)、式(5)可得出&R=-&I，VR=VI，即桩底处于应力为零，速度加倍。
&&&&&&& ③当界面上应力波从低阻抗进入高阻抗时(Z1＜Z2)，如扩径桩或嵌入高阻抗的嵌岩桩，此时由于Z1＜Z2，则n＜1，F＞0，由式(4)、式(5)可知，&R与&I同号，反射应力与入射的压缩波相同，而VR与VI相反，反射波与入射波反相。
&&&&&&& 2 低应变反射波法在桩基完整性检测中的应用及波形曲线分析
&&&&&&& 2.1 完整桩
&&&&&&& 一般完整桩在时程曲线上的特征为:波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易于读取反射波到达时间，如图1所示。
&&&&&&& 图1 完整桩波形图
&&&&&&& 图1:该桩为桩径1000mm、桩长30.3m钻孔桩，设计混凝土强度等级为C30，桩身完整，波速为3700m/s，在8m以前曲线下降，为粉砂土较好地层反应。桩底反射与入射同相，桩底反射明显。
&&&&&&& 2.2 缩颈(夹泥)桩
&&&&&&& 缩颈处截面积变小，波阻抗减小，应力波遇到缩颈会产生与入射波振动方向同相的反射，波形比较规则，波速一般正常。一般能看到桩底反射，若缩颈部位较浅，缩颈还会出现几次反射，但若缩颈程度严重，则难以看到桩底反射。
&&&&&&& 图2 缩径桩波形图
&&&&&&& 图2:该桩为直径426mm、桩长18m的沉管桩。钢筋笼长6m，设计承载力标准值320kN。经测试，桩身6.5～7m处存在缩径或局部离析，系因成桩时拔管太快所致，说明钢筋笼底部存在缺陷，但桩底基本可见，属Ⅱ类桩。
&&&&&&& 图3 夹泥桩波形图
&&&&&&& 图3:该桩为直径1500mm、桩长44.5m、C25的钻孔桩。测试时发生在2m处同向子波反射幅值高于初至波，并有后继的多次反射，检测人员误认为是传感器黏结引起的正常振荡，判为Ⅰ类桩。经证实在2.2m左右桩身严重缺陷(夹泥)，应属于Ⅲ类桩，后凿去桩头缺陷上部段，重新接桩。
&&&&&&& 2.3 扩径桩
&&&&&&& 扩径桩在曲线上反射波形较为规则，扩径处的反射波呈反相，或先反相后续同相，也可能有多次反射，一般情况能看到桩底反射。需要注意的是，如果桩周土较硬，波形曲线上也会出现类似于扩颈的反射波，如图4所示。
&&&&&&& 图4 扩径桩波形图
&&&&&&& 图4:该桩直径1200mm、桩长18.3m、C25。在灌注桩成桩过程中，由于孔口偏位校正，使桩浅部扩大造成扩径。实际灌入混凝土33m3(设计仅22m3)。充盈系数为1.5。从测试波形中可见2～5m严重扩径，并出现多次反射。取芯验证桩身完整，混凝土强度满足设计要求。
&&&&&&& 2.4 离析桩
&&&&&&& 由于离析部位的混凝土松散，对应力波能量吸收较大，形成的缺陷子波不规则，后续信号杂乱，而且频率较低，计算得到的波速偏小，一般不易见到桩底反射，如图5所示。
&&&&&&& 图5 离析桩波形图
&&&&&&& 图5:该桩直径1000mm、桩长45m，护筒直径1200mm、护筒长2.0m，设计混凝土强度等级为C30，在测试中发现14.8m处明显呈低频同相反射，属离析反映，无法见到桩底反射，经钻孔检测，发现均存在离析面。
&&&&&&& 2.5 断裂桩
&&&&&&& 由于在断裂处波阻抗的突变，在时程曲线上的反应有以下三种情况:①上部断裂往往呈高频多次同相反射，反射波幅值较高，衰减较慢；②中部断裂反映为多次同相反射，缺陷的反射波幅值较低；③深部断裂波形反映下，类似摩擦桩桩底反射，但计算的波速明显高于正常桩的波速，如图6所示。
&&&&&&& 图6 断裂桩波形图
&&&&&&& 图6:该桩直径700mm、长54.9m、C25。由于地下室开挖，造成部分桩断裂，桩头倾斜。经测试，曲线呈等距多次同相反射。开挖后发现在1.6m处断裂。
&&&&&&& 图7:该桩为直径377mm、桩长16m的沉管桩。设计混凝土强度等级为C20，钢筋笼长度4.5m，承载力450kN。经测试在1.4m处有强的同相多次反射，衰减慢，无桩底反射，判为2.8m处断。开挖检查发现2.85m处断裂。属机械开挖时受损。
&&&&&&& 图7 断裂桩波形图
&&&&&&& 2 .6 脱焊虚焊等不良焊接桩
&&&&&&& 预制桩和管桩的焊接缺陷及成桩时受损造成的焊接问题，表现为有同相反射，严重时难以见到下部位较大的缺陷或桩底反射。如图8所示。
&&&&&&& 图8 脱焊桩波形图
&&&&&&& 图8:在9.72m处有明显的同相反射，判为21m处，说明第一节完好，第二节由于打桩使焊接点打脱裂，造成同相反射，下部无信号。
&&&&&&& 2.7 桩头疏松
&&&&&&& 桩头疏松或强度偏低的桩，测试结果无法反映桩的完整性，曲线反应为入射波波峰较低、脉冲较缓，而且后续波形呈低频，此类现象均属桩头强度偏低，如图9所示。
&&&&&&& 图9 桩头疏松桩波形图
&&&&&&& 图19:该桩为直径800mm、桩长33m的钻孔桩，C25，通长钢筋笼。初测时桩头疏松，曲线呈低频型，明显反映为弹性波呈慢速传播。经开凿桩头松散，凿去1～2m后，再进行复测，结果桩身完整，曲线正常，为Ⅰ类桩。
&&&&&&& 3 结语
&&&&&&& 低应变反射波法是目前检测桩基完整性检测的重要手段，与其他方法相比，具有无损、简便、高效等优点，可以较准确的检测桩是否发生缩颈、扩颈、断桩、离析等缺陷，还可进一步确定缺陷的程度及位置范围。因此，该方法在桩基完整性检测中得到了广泛的应用。但同时也需要看到的是，该法毕竟是通过桩顶一点来了解一根桩的情况，因此，对桩基检测情况的判定应综合考虑各种条件，并且应在实际检测中不断积累经验，提高检测水平，这样才能为工程提供准确的检测结果。
[1] 张冬美.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].山西建筑.2010年第06期
[2] 刘福臣,王文,张振善,刘文卿.桩基低应变检测波型分析及桩身完整性判别[J].港工技术.2012年第02期
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