嵌岩桩桩底反射的正确辨认
阎 鸣（青岛海地工程检测所 青岛 266071）
摘要：由于嵌岩桩测试反射波曲线含有入岩反射信息，使其桩底反射与摩擦桩或端承桩的桩底反射相比较，难以辨认，容易造成误判，产生不良后果。为此，本文着重论述了入岩较深的嵌岩桩的桩底反射。其意义是提高基桩检测水平，避免检测误判，准确评价成桩质量。
关键词： 嵌岩桩 入岩反射 桩底反射 正确辨认
1．前言
在基桩完整性检测中，只有先找到桩底的反射才能准确评价桩身质量。所以正确辨认桩底反射是判定桩身完整与否的前提。嵌岩桩是桩端嵌入基岩具有一定深度的大直径灌注桩，它主要用于高速公路和铁路的大型桥梁、高层建筑、重型厂房等建筑物的基础中。但是，由于在嵌岩桩的测试曲线中存在着较强的入岩反射，使其桩底反射与摩擦桩或端承桩的桩底反射相比难以辨认，所以，在检测入岩较深的嵌岩桩桩身完整性时，一些缺乏检测经验或测惯了摩擦桩或端承桩的检测人员，往往不能正确辨认它的桩底反射，导致桩身声速计算不准，缺陷位置判别有误。甚至使原来的合格桩成为桩长不够、桩底软弱、不满足设计要求的桩，施工无法正常进入下道工序。在有的地区，由于上述误判使得施工单位被迫补桩，造成不必要的经济损失和不良影响。
2．嵌岩桩测试曲线的特征
要正确辨认嵌岩桩的桩底反射，就应该了解嵌岩桩测试曲线的形成，掌握其特征。入岩较深的嵌岩桩测试曲线与摩擦桩或端承桩的测试曲线相比较有较大的区别，对于桩身结构完整的摩擦桩或端承桩，他们的测试曲线比较简单也比较相似，即在直达波与直达波相位相同的桩底反射波之间，曲线比较平缓没有明显的缺陷反射，如图1所示。然而，对于桩身结构完整，入岩较深的嵌岩桩的反射波曲线，在直达波与桩底反射波之间，曲
线并不平缓，因为在入射应力波（波前面为压缩应力波）
由软弱地层进入坚硬的岩层时，地层的波阻抗增大，使
得此处产生了一个非常明显的与直达波相位相反的“入
岩反射波”（即波前面为拉伸应力波），当压缩应力波进
入嵌入岩层中的桩身混凝土后，由于桩周岩层的密度相
对均匀，使得压缩应力波的阻抗相对减小，导致入岩反
射后的曲线从基线的上方降至基线以下，然后又缓慢地升至基线的附近。经大量测试发现，桩嵌入的岩层越硬，“入岩反射波”的幅值就越大，其后的负向跳动的幅值也就越大；桩嵌入的岩层越深，入岩反射后的曲线在基线下方传播的时间就越长。如图2、图3、图4所示。
其中图2与图3相比，图2显示桩嵌入的岩层相对图3中桩嵌入的岩层软，或图2中岩层的密度，与其上覆地层的密度差，相对比图3中的要小。而图3 与图4相比，图3显示桩嵌入岩层较浅，图4显示桩嵌入岩层较深。如果把嵌岩桩测试曲线在时域里压缩，则可看到嵌岩桩测试曲线的另一特征，即由于“入岩反射”的一次反射和二次反射曲线相位相反，且前者曲线的尾段与后者曲线的首段重合，如图5所示。
以上是入岩较深的嵌岩桩比较典型的测试曲线，而在许多情况下由于受到各种因素的影响，嵌岩桩的测试曲线变得更加复杂，但是上述嵌岩桩测试曲线的特征是不变的。
3．嵌岩桩桩底反射的辨认
正是由于嵌岩桩测试曲线的上述特征，使得对嵌岩桩测试曲线认识不足时，对桩底反射辨认不清，甚至造成误判。图6所示，被测桩长22.38m，混凝土强度设计值为C 25，图中9.225ms是误判的桩底反射时间，计算出的桩身声速高达4852m/s，显然桩底的判断是错的，12.33ms为实际桩底反射时间，桩身声速为3630m/s。由于误判桩底反射时间使得桩身声速高出实际范围，该桩被判桩长不够。图7所示，被测桩长19.0m，混凝土强度设计值为C 25，图中8.575ms为误判的桩底反射时间，桩身声速4431m/s；10.12ms为实际桩底反射时间，桩身声速为3754m/s。由于误判桩底反射时间，造成不仅桩长不够，而且误判桩底软弱。另外，当用公式：
2
P V L t ′×=′计算桩身缺陷位置时，由于桩底反射时间误判，导致桩身缺陷位置判断不准。
怎样才能正确辨认入岩较深的嵌岩桩的桩底反射，笔者认为，首先要牢牢掌握嵌岩桩测试曲线的建设的迅猛发展，嵌岩桩也越来越多地被用于桥梁基础。
但是嵌岩桩在成孔过程中特征，既然是入岩较深的嵌岩桩，其桩底反射就必然复合于“入岩反射”波的重合段之中，有了这一概念，就不会将入岩反射前的负向跳变定为桩底反射的误判。其次，要善于积累、总结检测经验，注重收集准确的相关数据，学会运用对比测试的方法，如检测时要知道被测桩的实际桩长及桩身混凝土强度设计值，利用混凝土强度对应的正常声速估算反射时间，初步判断曲线中桩底反射位置，然后结合同一根桩的多次测试及相邻同类桩的对比测试，最终确定桩底反射时间。这样就避免了图7中盲目将入岩反射后的负向跳动的最大幅值定为桩底反射的误判。
4．结束语
随着桥梁遇到的复杂地质情况以及在混凝土灌注过程中碰到的各种各样的问题，使得嵌岩桩测试曲线复杂多变，桩底反射更加难以辨认。这就需要检测人员在平时的检测工作中勤积累、多总结，掌握嵌岩桩测试曲线的形成机制及其特征，学会运用对比测试的方法，注意收集准确的相关数据，只有这样，我们才能在检测中以不变应万变，在复杂的嵌岩桩测试曲线面前，我们都可以利用平时积累的经验和所掌握的技术方法正确辨认出嵌岩桩的桩底反射，提高检测水平，避免误判，准确评价桩身质量，保证施工顺利进行。以上是笔者的初步认识，不当之处欢迎指正。 康科瑞2007.11.19
