浙江省第四地质大队浙江绍兴312000
摘要：低应变法是一种桩基检测的良好检测手段，使用仪器设备简便易携、检测速度快，费用低廉，检测人员不仅要会操作，而且要有相关的地质、施工、设计等方面基本知识，还须具有较强的综合分析能力。因此，需要检测人员不断探索，不断积累才能保证低应变检测数据的准确性。
关键词：基桩低应变法；检测；离析缺陷；判别
1概述
桩基础作为隐蔽工程，一直以来都是工程质量控制和监督的主要关注点之一。目前评价基桩整体质量最有效的办法就是基桩低应变反射波法。
低应变反射波法的的理论是建立在假设桩体是一维线性弹性杆件的前提之上。满足这个假设，要求受检桩的长径比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比宜大于5，设计桩身截面宜基本规则。桩身浅部缺陷一般指检测时桩顶面一下0-2m内的缺陷，缺陷明显时，检测信号往往得不到缺陷以下的桩身信息反馈。此时我们的研究对象其实局限于一个长径比小于5的圆柱体中，得到的信号是三维波动和振动相结合的产物。
2低应变法检测原理及离析缺陷的特征
低应变法检测桩身混凝土完整性，是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，遇到波阻抗差异界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)和桩底面时,将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征,就能判断桩的完整性。其原理是建立在一维杆状体的基础上的，假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C(C2=E/ρ)，广义波阻抗为Z=AρC，推导可得桩的一维波动方程：
假设桩中某处阻抗发生变化,当应力波从介质Ⅰ(阻抗为Z1)进入介质Ⅱ(阻抗为Z2)时,将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。令桩身质量完好系数β=Z2/Z1,则有检测中主要是研究反射波Vr的,桩身某部位阻抗增大或桩端阻抗增大时,β大于1,即Vr值为负,表现在测试曲线(时域曲线,以下相同)上的特征为反射峰与首波波峰相位相反(以下称反相),相对阻抗越大,β值越大,反向峰值越高;桩身某部位阻抗变小或桩端阻抗变小时,β小于1,即Vr值为正,表现在测试曲线上的特征为反射峰与首波波峰相位相同(以下称同相),相对阻抗越小,β值越小,反向峰值越高。这是低应变测试中的桩身完整性的基本判定方法。
而混凝土离析缺陷,由于其多呈现过渡性分层特征,在阻抗变化上呈渐变状态,且由于粗骨料聚集段波速并无强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。
3基桩低应变法检测对离析缺陷的判别
3.1传感器的安装与耦合要到位
一般来说，加速度传感器频响比速度计要宽，通常用在局部缺陷和浅部缺陷检测，而速度计对长桩或深部缺陷较合适。不论选择哪种传感器，稠度低的黄油、油性橡皮泥、粘性低的口香糖、颗粒粗的粘土以及调得过干或过稀的石膏均不能用于耦合传感器。安装时传感器必须垂直于桩顶面，单方向用力旋压，使其紧贴安装面。坚决杜绝采取用手直接按住传感器的方法进行检测，避免由此产生实测信号的严重寄生振荡而不能真实地反映桩身质量的实际信息。另外，传感器应安装在距桩中心1／2R～2／3R处，并且远离钢筋笼主筋，以减少外露主筋振动或晃动时对测试信号产生干扰。
3.2选择合适的激振方式
采用灌注桩工艺的工程采用的桩基一般直径较大，深度一般都在20m以上。故而，激振点宜选在桩的中心位置:
(1)可以避免偏心振动
(2)此处由激振引起的表面波从桩侧来回反射产生的干扰信号为最小。刚度较小的重锤，入射波脉冲较宽，含低频成分较多，加上激振能量较大，弹性波衰减较慢，适合于获取桩深部缺陷或桩端反射信号；刚度较大的轻锤，入射波脉冲较窄，高频成分较多，激振能量较小，更适合于桩身浅部缺陷的识别及定位。在实践中，可以分别用加速度计配合铜质锤头力棒和速度计配合尼龙头力棒激振采样。同时，激振时要垂直于桩顶平面，尽量自由落体，干脆利落，这样可以减少其他无效信号，获得较好的波形曲线，以利下一步的判读。
3.3要客观分析结果
结果分析时，应先判断各种锤(或力棒)、各种传感器及测试点之间信号的一致性，即各波形曲线、相位、桩顶、桩底反射信号之间是否接近一致。
首先，选取合理的波速。波速的取值越接近实际值，判读桩身的缺陷位置才能较准确。据有关资料，混凝土强度与纵波波速的相关关系为：σc=4.18e04.9v(n=30，r=0.9869)其中:σc─混凝土抗压强度,MPa；V─混凝土的纵波波速，km／s。在测试前应根据上式结合混凝土骨料品种、粒径级配、水灰比和混凝土龄期等因素综合确定波速。当桩长已知、桩段反射信号明显时，选取相同条件下不少于5根I类桩的桩身波速计算其平均值为佳。
其次，信号放大应适中。在检测时，为防止敲击波形飘移，指数放大宜设置较低值。在分析时，为清楚地发现桩底反射，必然要适当地增大指数信号，但是不适当的指数放大会使缺陷信号夸大，波形畸变，造成误判。
第三，要结合检测前收集的工程地质、施工记录等资料，综合判定缺陷的类型。例如人工挖孔桩，不可能出现缩颈；钻孔灌注桩导管拔脱、浇筑过程中停电，可能引起断桩、夹泥；混凝土搅拌过程中水泵或水泥输送泵出现计量系统工作不正常、材料变异等导致混凝土拌合物离析；吊放钢筋笼时刮蹭孔壁引起坍孔，则可能出现夹泥等缺陷。
3.4要及时收集、保存数据
桥梁桩基一般施工周期长，施工工序间衔接紧，桩基检测合格后马上要进行下一步的系梁、承台等施工。公路工程基桩应进行100％的完整性检测。故而一座桥的桩基一般少则几次，多则十几次才能完成检测。笔者今年检测一处桥梁的桩基，48根桩往返工地8次才全部检完。这就要求测试人员要勤保养仪器，及时充电，保证仪器的正常使用，每次检测前要设置好工地，检测工作结束后必须将数据及时存储与上传至计算机，并要有每一桩基对应的编号，以免混淆或由于其他原因引起数据的丢失。
4结论
桩基是地基中广泛采用的一种深基础形式，我国的灌注桩工程诞生于河南省，之后随着国家基础建设的快速发展，众多的高楼、桥梁、码头等工程越来越多地开始采用大直径、大深度钻(冲)孔灌注桩的地基基础形式。桩基工程属地下隐蔽工程，由于桩基施工工艺、复杂的地质条件等，使得灌注桩不可避免地产生离析、夹泥、断桩、缩径、胶结不良等缺陷。而大直径灌注桩一般单桩竖向承载力较高，部分桩不仅受垂直竖向荷载的作用，而且还受水平力的作用，所以对大直径混凝土灌注桩的精确检验就显得尤为重要。
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