低应变反射波法基桩完整性检测

基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身阻抗存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将发生反射波，经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息，据计算桩身波速，以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。

一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。

由一维波动理论可知，桩阻抗是其横截面积，材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗（单位为N⋅s/m），c为桩的声波速度（单位为m/s），E 为桩的弹性模量（单位为N/m2），ρ为桩的质量密度（单位为kg/m3），ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率（单位为kg/m2s）。

将一维波动理论用于线弹性桩（桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径）。

在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，此波以波速c沿桩身向下传播。

假定桩的材料沿长度不变（即ρc不变），则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。

截面的任何变化都使部分入射波产生反射。

反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。

（一）不考虑桩周阻尼的的影响，桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。

由式（1.2）及式（1.3）可得：（1）对于截面均匀，无缺陷的桩，即A1=A2，或Z1=Z2，则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见，均匀桩不产生反射波，入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。

若在桩的顶端安装加速度传感器，则可测得各截面反射波加速度信号（或速度信号）为零。

基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身阻抗存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将发生反射波，经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息，据计算桩身波速，以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。

一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。

由一维波动理论可知，桩阻抗是其横截面积，材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗（单位为N⋅s/m），c为桩的声波速度（单位为m/s），E 为桩的弹性模量（单位为N/m2），ρ为桩的质量密度（单位为kg/m3），ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率（单位为kg/m2s）。

将一维波动理论用于线弹性桩（桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径）。

在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，此波以波速c沿桩身向下传播。

假定桩的材料沿长度不变（即ρc不变），则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。

截面的任何变化都使部分入射波产生反射。

反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。

（一）不考虑桩周阻尼的的影响，桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。

由式（1.2）及式（1.3）可得：（1）对于截面均匀，无缺陷的桩，即A1=A2，或Z1=Z2，则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见，均匀桩不产生反射波，入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。

若在桩的顶端安装加速度传感器，则可测得各截面反射波加速度信号（或速度信号）为零。

工作研究简述低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测的应用杨 帆 刘海艳（沈阳岩土工程技术测试开发有限公司，辽宁 沈阳 110015）摘 要：简述低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测的应用，总结出低应变反射波法的优缺点，为检测人员在工程现场更好的应用低应变反射波法提供依据，更高效更准确的运用低应变反射波法进行灌注桩桩身完整性的检测工作。

关键词：灌注桩桩身完整性检测；低应变法；适用条件及提高准确性灌注桩因其本身具有的特点，具有较为广泛的应用，是一种常见的桩基础形式。

灌注桩根据成孔的机械不同而通常有以下几种：螺旋钻机成孔法、冲击钻机成孔法、正循环回转法、反循环回转法等。

受场地岩土工程地质条件、现场施工条件及施工工艺、原料及施工进度安排、施工人员技术水平等制约，灌注桩成桩质量有很大的不确定性，易产生桩身混凝土振捣不密实、蜂窝、空洞、夹泥、离析等缺陷，影响成桩的质量，造成重大安全隐患。

而桩基础属于重要的隐蔽工程具有不可逆性，又是整个建筑物安全体系的重要一环，所以根据现场的实际情况，通过行之有效的完整性检测方法，对灌注桩进行桩身完整性评价是一件十分重要的工作。

低应变反射波法作为一项广泛应用于灌注桩桩身完整性检测的方法，任何更好的准确的运用于灌注桩桩身完整性检测，是一项十分重要的工作，本文通过总结多年的现场工作经验，简述低应变反射波法的优缺点，将低应变反射波法更好的应用于不同条件下的灌注桩桩身完整性检测。

1 低应变反射波法桩身完整性检测简介：该方法是将速度或加速度传感器用耦合剂粘贴在桩顶上，用激振锤敲击桩顶激发产生应力波沿桩体向下传播，根据振动理论和波动理论分析应力波在桩体内的传播与反射的固有规律，对完整桩体，只会在桩端产生反射，对桩体中的蜂窝、断桩、缩（扩）径、沉渣、离析等破损部位，因存在波阻抗差异，也会产生反射波。

这些信息经桩基动测分析仪记录下来，将室外记录下来的信息通过室内回放，借助于计算机进行对实测信号在时域内进行波形分析，在频域内进行频谱分析，以了解桩内波阻抗的变化情况，进而据其规律和特征确定桩体的缺陷性质和缺陷位置。

低应变反射波法检测基桩桩身完整性技术的探讨摘要：根据多年基桩检测经验，分析了反射波测桩原理和适用范围，阐述了反射波法检测前和检测过程中的工作重点及反射波法检测基桩桩身常见缺陷的时程曲线波形特征，以及反射波法检测技术存在的主要问题，并对反射波法检测基桩时要想获得可靠的信息和对桩身完整性做出准确的评判进行了总结。

关键词：反射波法；基桩完整性；缺陷波形特征；存在问题反射波法是基桩低应变桩身完整性检测中最常用的方法，虽然该方法现场检测相对简单，但如果检测前的桩周土等资料收集不全、桩头处理不到位、检测中的激振方式、传感器的选择不当以及检测数据分析人员的实际经验不足等都会影响最终桩身完整性的判定。

1、低应变反射波法测桩原理及适用范围基桩完整性的反射波法检测技术是以一维波动理论为基础的。

它是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、裂缝、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波，经接收放大，通过分析实测曲线特征，以判断桩身完整性。

本方法适用于混凝土灌注桩和预制桩等刚性材料桩的桩身的完整性检测与判定，最大有效检测深度桩长50 米。

2、低应变反射波法测桩前的工作重点2.1 现场信息收集。

收集基桩的设计、施工及相关地质资料等信息；2.2 桩头处理到位。

桩头与桩身的材质、强度和截面尺寸应基本相同，桩顶面应破除至新鲜混凝土面，且与桩轴线基本垂直，测点和激振点要磨平；2.3 通过现场比对试验以确定激振设备和传感器；2.4 混凝土灌注桩桩身混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa 及混凝土龄期最好在成桩后14 天以上检测。

3、低应变反射波法现场检测过程中注意事项3.1 采样频率与采样间隔应设置合理，否则对后期数据处理分析增加难度；3.2 力锤敲击时，应使其作用力方向垂直于桩顶水平面且自由弹起，采用力棒激振时应使其自由下落；3.3 数据采集过程中，各测点应重复检测3 次以上，且检测的波形具有良好的一致性。

低应变反射波法检测基桩完整性的原理及应用邢 蕾（北京铁路局科研所）摘要：本文简要地介绍了低应变反射波法的基本原理、检测方法以及桩身质量评定方法，并列举几个工程实例。

关键词：低应变反射波法 动测 基桩 完整性 缺陷1前言随着现代工业和建筑业的迅速发展，桩基础得到了越来越广泛的应用，在施工和工程作用上有其不可替代的优越性。

但是，桩基础是一种隐蔽工程，其质量无法直接观察，如果桩基础存在缺陷就会造成质量事故。

按照国家《建筑桩基技术规范》中的规定：“对于一级建筑桩基和地址条件复杂或成桩质量可靠性较低的桩基工程，应进行成桩质量检测。

”通过检测可以发现桩基础存在的质量问题。

目前国内常用的基桩检测方法主要有：静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法与声波透射法，而低应变法一般包括动力参数法、机械阻抗法、锤击贯入法、瞬态时域分析法等。

瞬态时域分析法也称之为反射波法，是目前国内外普遍采用的一种籍一维波动理论分析来判定基桩桩身完整性的方法。

该方法的主要特点是：设备简单、操作方便、检测快捷以及费用低廉，是桩基质量普查的主要方法之一。

2反射波法的基本原理工程中绝大部分桩体都具有桩长远大于桩径这一特点，故应力波反射法是把桩当成连续均质的弹性杆，研究桩顶在动态力作用下弹性杆内质点的纵向波动，以一维波动理论为基础分析桩土体系动态响应规律。

在桩顶用手锤或力锤、力棒等激振工具敲击，由此产生振动以波的形式沿桩身以波速向下传播，应力波通过缩颈、夹异物，混凝土离析或扩颈等存在质量问题的部位时，其质量变化界面的桩阻抗C 是纵波波速）是截面积、是桩的材料密度、其中C A AC Z Z ρρ,(=发生变化。

一部分应力波产生反射向上传播至桩顶，另一部分应力波产生透射向下传播至桩端，在桩端处又产生反射。

由安装在桩顶的加速度或速度传感器接收反射波信号，经测桩仪进行信号放大等处理后，得到加速度或速度时程曲线。

根据曲线的形态特征所表示的阻抗变化位置，判定缺陷的位置和性质等并校核桩长。

桩基完整性(低应变试验)试验方法1.1 基础完整性检测（低应变试验）1.1.1 适用范围低应变反射波法适用于混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩和CFG桩。

对于桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩，应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。

受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70％，且不应低于15MPa。

1.1.2 检测原理低应变反射波法是目前国内普遍采用的低应变法。

它通过采用瞬态冲击的方式（瞬态激振），实测桩顶加速度或速度响应曲线，以一维线弹性杆件模型为依据，采用一维波动理论分析判定基桩的桩身完整性。

因此，基桩必须符合一维波动理论要求，满足平截面假定和一维线弹性杆件模型要求。

一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态激励有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比大于5.1.1.3 检测方法及工艺要求1.1.3.1 检测前的准备工作a。

受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，或期龄不少于14天时方可报检。

b。

施工单位填写报检表，经监理工程师签字确认后，至少提前2天提交给现场检测人员。

c。

施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数和资料。

d。

检测前，施工单位需做好以下准备工作：1.剔除桩头，使桩顶标高为设计的桩顶标高。

2.要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同。

3.灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损部分，并露出坚硬的混凝土表面。

4.桩顶表面平整干净且无积水。

5.实心桩的第三方位置打磨出直径约10cm的平面，平面保证水平，不要带斜坡；在距桩第三方2/3半径处，对称布置打磨2～4处（具体见图1），直径约为6cm的平面，打磨面应平顺光洁密实。

6.当桩头与垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，会对测试信号产生影响。

因此，测试前应将桩头侧面与断层断开。

7.准备黄油1～2包，作为测试耦合剂用。

8.在基坑内检测，应提前将基坑内水抽干，并搭设好梯子，便于上下。

e。

搜集受检桩的相关技术资料，包括工程概况、基桩的设计参数、场地的工程地质资料以及施工记录情况。

浅谈低应变反射波法检测基桩完整性近年来，随着波动理论的的深入研究和电子技术，计算机技术的迅速提高以及微型便携机的大量普及，反射波法诊断桩身完整性技术取得了很大的发展和日益广泛的应用。

该方法能够有效的判断桩身的局部缺陷。

是一种经济、轻便、高效的桩基完整性检测手段。

低应变反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，使桩中产生应力波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断裂或离析、夹泥等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射波，利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。

通过对反射信息进行分析计算，来判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。

反射波法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置，它属于快速普查桩身质量的一种方法，由于其具有检测速度快、费用低和检测覆盖面广的优点，它已成为基桩完整性检测中应用最为广泛的方法。

反射波法在实际应用中存在许多问题应引起注意和重视，否则将对基桩完整性检测的效果产生较大的影响。

笔者根据多年来现场及室内工作经验，现将日常低应变检测中常见的几个注意事项总结如下：一、桩头处理在低应变反射波法现场信号采集工作中，桩头处理的好坏关系到测试是否能够成功的重要因素，也是测试前需要准备的关键性步骤。

在实际工程中，往往由于破桩头不到位，桩顶面存在浮浆或低强度混凝土，此外，在破桩头时很容易使桩顶混凝土出现裂纹或疏松、破碎，有时桩头被水或淤泥等覆盖，所以在检测时必须对桩顶面进行处理，但在大多情况下，很多测试工作人员忽略了这一点，结果无论怎么改变传感器及其安装位置或激振方式，始终得不到理想的信号曲线。

因此，桩头应为达到设计标高的有效桩头，必须凿去表面浮浆，处理到有新鲜含骨料的混凝土为止，且桩头不能破碎，含水，不能有杂物，要尽量保证桩头干净，平整。

这可以通过随身携带凿子以凿平安装点和锤击点或委托施工方在测试前用电砂轮打磨4至5个小平面，这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。

桩基低应变反射波法检测原理
一、基本流程
低应变检测一般首先进行，以了解试验前桩身的完整性。

进行低应变试验前通知委托方或现场监理工程师，经批准后进场进行试验，操作步骤参考如下：
⑴传感器安装面预处理；
⑵安装传感器；
⑶调整仪器进入接受状态；
⑷检查信号、存储信号；
⑸重复观测确定信号一致性；
⑹改变锤击位置及接受位置，重新观测；
⑺对异常桩重点对待。

每批桩低应变试验结束后及时进行分析。

对有问题的桩应及时将分析结果通知监理或委托方。

二、低应变检测原理
1、低应变完整性检测是根据应力波在不同波阻抗和不同约束条件下传播特性来判别桩身质量。

2、具体方法是：试验时将传感器紧密粘贴在被测桩头上，在桩身顶部用力棒（或力锤）进行竖向激振，产生应力波；
3、应力波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面或桩身截面积发生变化时将产生反射信息，经接收、放大、和滤波后记录在基桩检测仪内；
4、然后用电子计算机对记录数据（反射信息）进行处理，结合施工工艺、地层等综合分析，识别来自桩身不同部位的反射信息，据此反射信息对基桩的施工质量进行判释。

低应变反射波法当前国内外广泛采纳瞬态冲击方式，实测桩顶加快度或速度响应时域曲线。

籍一维颠簸理论剖析来判断基桩的桩身完好性，这类方法称之为反射波法（或瞬态时域剖析法）。

传感器的安装方法：实心桩的激振点地点应选择在桩中心，丈量传感器安装地点宜为距桩中心2/3 半径处；空心桩的激振点与丈量传感器安装地点宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为 90 度，激振点和丈量传感器安装地点宜为桩壁厚的 1/2 处。

传感器藕合 :把藕合剂抹在传感器底部，再把传感器放入桩顶部，放手后传感器不会挪动和侧斜为佳。

传感器安装地址，一点要平坦。

否则会影响收集成效，藕合可以用牙膏，黄油，口香糖，但不行用泥巴。

敲击：敲击以力棒自由落体来敲击桩头，力棒落到桩头反弹后，立马抓住力棒。

落距为 5cm— 15cm 为佳。

视桩的长度而定，桩稍长可略加大落距。

长桩用的锤头最好为橡胶头，短桩用铝合金头。

波形剖析完好桩：入射波与反射波同相也有桩底反射和初始入射波先反相再同相的扩底桩下列图为，某小区的住所楼，长 7.2 米人工挖孔桩，设计砼强度为 C25。

V=3675，经检测桩底反射明显，底部扩底属完好桩缩径桩：在时程曲线上反应比较规则，缩径部位和缺点呈先同相再反相，或仅现其同相反射信号，视严重程度，可能有多次反射，此类缺点桩一般可见桩底信号离析：因为离析部位的混凝土松懈，对应力波能量汲取较大，形成缺点波不规则，后续信号凌乱，并且频次较低，波速偏小，往常很难看到桩底反射。

断桩：测试曲线呈等距多次同相反射。

上部断裂常常趾呈高频多次同时反射，反射幅值较高，衰减较慢，中部断裂反应为多次同相反射，缺点的反射波幅值较低，而深部断裂波形反应下，类是摩擦桩桩底反射，但算得的波速明显高于正常桩的波速。

桩头偏软：桩头疏软和强度偏低的桩，测试结果没法反应桩的完好性，曲线反响为入射波峰较低，并且后续波形呈低频，此类现象均属桩头强度偏低。

公路工程基桩完整性检测技术-低应变超声波取芯（每日一练）判断题（共20 题)1、声波透射法确定桩身完整性是根据声速、波幅及主频等特征参数的变化加以判断。

(A) •A、正确B、错误答题结果：正确答案：A2、低应变反射波法检测时，桩顶受到锤击力时，当遇到桩身有缺损时，在实测曲线上表现是使力值减少，速度值增大。

(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A3、低应变反射波法检测时，在时域曲线上力脉冲波越宽，他的频谱范围越窄，低频成份丰富；反之其频谱范围越宽，高频成份丰富。

(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A4、低应变反射波法检测基桩，对于长桩、大直径桩或深部缺陷桩，宜采用轻锤窄脉冲激振。

(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B5、时域信号记录时间段长度应在2L/c时刻后延续不小于5ms；幅频信号分析的频率范围上限可小于2000Hz。

(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B6、一根Φ为600mm长20m的钻孔灌注桩，对低应变法实测曲线分析发现有二处等距同相反射，进行频率分析后发现幅频曲线谐振峰间频差为300Hz，砼波速为3000m/s，其缺陷部位在6m。

(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B7、低应变反射波法检测时，根据测试信号幅值大小判断缺陷程度，除受缺陷程度影响外，还受桩周土阻力大小及缺陷所处深度的影响。

(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A8、对于支承桩或嵌岩桩，用超声波透射法检测桩身完整性时，宜同时采用低应变反射波法检测桩端的支撑情况。

(A)•A、正确B、错误答题结果：9、采用低应变法检测混凝土灌注桩桩身完整性时，当桩身混凝土离析或断裂时，一般见不到桩底反射波。

(A)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：A10、声波透射法检测时，当遇到沉渣，必然是声速和波幅均剧烈上升。

(B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B11、声波透射法检测时，声测管宜选用PVC管。