摘 要: 現階段，樁基礎成為土木工程中主要的基礎形式之一， 而樁基檢測工作是一個不可缺少的重要環節。基樁動力檢測方法具有費用低、速度快、方便、無損等優點，越來越受到人們的重視和歡迎，低應變反射波法在基樁動力檢測方法中應用最廣，其健康有序地發展和應用，對我國的工程建設有著非常重要的理論意義和實用價值。文章就這一檢測技術的相關問題進行簡要的闡述和分析。以供參考!

　　關鍵字:低應變反射波法樁基檢測,動力檢測,應用

　　1.前言

　　樁基礎作為一種基礎形式，已經越來越廣泛地應用在包括高層、超高層建筑或大型橋梁等工程建設中。它屬于隱蔽性工程，起著將結構上部荷載傳遞到較深和較好地層中的作用，是構筑物的重要組成部分，對工程結構質量起著極其重要的作用。因此，當前樁身的質量完整性檢測對樁基工程而言具有極為重要的意義�；鶚秳恿�檢測方法具有費用低、速度快、方便、無損等優點，越來越受到人們的重視和歡迎。動測法在國內起步近三十年，但推廣應用才十年，在這十余年中的發展中，我國動測技術己經取得了一系列可喜變化，在近l0多的時間內就有許多種動測儀相繼問世，并在測樁實踐中得到廣泛應用。但動測技術仍屆發展中的技術，經驗和理論有待進一步積累和完善。

　　2.動力檢測方法及其低應變應力波反射法

　　2.1動力檢測方法

　　動力檢測根據作用在樁頂上的能量大小，分為高、低應變兩種類型：

　　1、高應變法

　　當作用在樁頂上的能量較大時，根據直接測得的打擊力與設計極限值，可計算相應動測“極限承載力”，這便是高應變法。目前高應變法有動力打樁公式法、波動方程分析法、case法、曲線擬合法、錘擊灌人法和動靜法等。

　　2、低應變法

　　作用在樁頂上的能量較小，僅能使樁土間產生微小擾動，這類方法稱之為低應變法。低應變法有機械阻抗法、反射波法、球擊法、動力參數法和水電效應法等。它們都是通過在樁頭施加激振、樁頭接收，然后分析樁的動態響應特性來判別樁身質量。它們的區別主要表現在激振方式、檢測系統和分析方法上。目前常用的低應變動測方法有：

　　(1)水電效應法

　　水電效應法，其基本原理是樁身質量的好壞可用瞬問激勵所得到的樁土系統的頻響函數來識別。水電效應法不僅可檢驗單樁，而且可檢驗有蓋梁的單排樁、有承臺的群樁。

　　(2)機械阻抗法

　　機械阻抗法有瞬態和穩態兩種方法。機械阻抗法是對樁體特性的具體描述，能夠給出反映基樁整體力學特性的參數，如阻抗、樁土系統的固有頻率、動剛度等。

　　(3)低應變應力波反射法

　　具有檢測速度快、反應直觀、適應性強等特點，所以在目前的低應變樁基檢測中得到廣泛應用。

　　2.2低應變應力波反射法

　　基本原理是在樁身頂部進行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯波阻抗差異的界面(如樁底、斷樁和嚴重離析等部位或樁身截面積變化(如縮徑或擴徑)部位時，將產生反射波。經接收放大濾波和數據處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息，據此計算樁身波速并判斷樁身完整性及估計混凝土強度等級。還可根據波速和樁底反射波到達時間對樁的實際長度加以核對。裝置示意圖如圖1所示

　　現場檢測的主要步驟如下：

　　1、檢測前應對儀器設備進行檢查，性能正常方可使用。對需充電的儀器，除平時注意保養性的充電外，在進入現場前必須保證充足電源，以供檢測時有足夠的電源。

　　2、每個檢測工地均應進行激振方式和接收條件的選擇試驗，以確定最佳激振方式和接收條件。激振方式和接收條件的選擇，不同的儀器有所不同，但一般的選擇原則是：當基樁較長時，應選擇能產生低頻的力錘，如尼龍錘;反之，應選擇能產生高頻的力錘，如鐵錘等。但由于基樁本身條件和基樁周圍地質條件的復雜性，不管選擇什么錘，都必須經過現場試驗確定。

　　3、錘擊技術是一個測試質量優劣的重要環節，要有實踐經驗豐富的熟練技術工人操作。錘擊時保證作到：落錘到實處，動作干脆利索，錘擊方向垂直于樁頭平面，達到產生瞬間激發點源，首脈沖狹窄目符合半正弦規律。

　　4、每一根被檢測單樁最少應進行三次以上重復測試，在波形一致性良好的情況下方可存人儀器。測試時如發現異常波形，為確保測試結果真實反映基樁質量情況，應在檢測現場及時研究，排除影響測試的不良因素后再重復測試。為了有利于檢測結果的分析判斷，檢測時可選擇不同的頻率參數采集數據，得到多條(三條以上)測試曲線，尤其是對于初判有缺陷嚴重缺陷的基樁更應如此。

　　3.低應變應力波反射法在樁基檢測中的應用

　　3.1基樁質量中的常見缺陷

　　成樁工藝不當，或沉樁方式不合理，或地質條件等因素，都可能使基樁出現影響其質量問題的缺陷，不同程度地影響基樁的承載力。樁身缺陷有三個指標，即位置、性質和程度。缺陷的綜合表現是樁的阻抗變化，阻抗的變化可能是任何一種缺陷的表現。因此，僅根據阻抗的變化不能判斷缺陷的具體性質，如有必要，應結合地質資料、樁型、施工工藝和記錄等進行綜合判斷。在基樁動測工作中，常見的缺陷類型主要有變徑、離析、夾泥、空洞、斷樁等。

　　當樁頭受到一脈沖激勵力作用時，首先出現于樁頭的壓縮波將沿樁身向下傳播(波速為c)，在不考慮樁側土阻力的條件下，這一壓縮波將在樁身廣義波阻抗(樁身截面積、混凝土模量等)變化處發生反射和透射，因此可根據應力波的傳播規律，由反射波速度曲線可對樁身質量進行判別。這里以離析樁為例進行介紹。樁的離析是指混凝土樁外形是完整的，由于成樁材料不合格或料配比不當，攪拌不均勻或振搗不密實，成樁的某些區段含石砂量過高，呈現蜂窩狀結構，或呈松散狀態，從而直接影響樁的強度和承載力。反射波在這一部分的反射情況與在縮徑處反射情況類似。但仍存在細微的差別，即縮徑樁的曲線多數是光滑的，而離析樁的曲線中均能找到“毛刺”。這是由于離析段混凝土的密實度差，不均勻，應力波在此處會產生一定的“漫射”，故而它的曲線類似縮徑曲線，卻沒有那么規則。離析樁的反射波曲線如圖2所示。

　　

　　對于樁身不同類型的缺陷，低應變測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質往往較難區分。例如，混凝土灌注樁出現的縮徑與局部離析、夾泥、空洞等，只憑測試信號就很難區分。因此，對缺陷類型進行判定，應結合地質、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲透等其它方法。

　　3.2反射波形曲線解釋

　　分析測試振動曲線上反映樁身波阻抗變化及樁底信息的反射波的特性，推測樁身完整性變化及樁身彈性波波速。若樁底反射波出現時間為T樁長為L，則樁身波速為C=2IVT;若樁身缺陷反射波出現時間為T，則缺陷位置為L =CT /2。當一根樁檢測完畢，并取得多張現場檢測記錄后，應在原始波形曲線上按下列特征進行解釋：

　　1、無缺陷的好樁，則整個原始波形曲線均勻，頻率高，衰減快。當波形即將衰減完畢，并經過一段平靜之后，在波形曲線的尾部又出現與初至波同相位的波峰或波谷，這就是樁底反射波的到達，由此可直接讀出反射波的到達時間。如果預先不知道施工樁長，則可根據經驗初步假定一個樁身混凝土波速值(預制樁可假定VP =4OOO～4100 m/s，灌注樁可假定VP =3300～3600 m/s)，由此計算樁長。如果已知施工樁長，可精確地計算出樁身混凝土波速值，依次評價樁身混凝土強度。

　　2、如果在樁身的上部出現擴徑、縮徑以及輕微的薄層夾泥界面等，可在波形曲線的尾部找到樁底反射波，然后在波形曲線的前部進一步判斷樁身缺陷界面的反射波，并讀出反射波的到達時間，按已知的施工樁長計算出樁身混凝土波速值，再計算出各缺陷界面在樁身的位置，即從樁頂往下的深度。

　　3、如果樁身上部和中部出現嚴重斷裂或夾泥層，或者有嚴重擴徑或縮徑等缺陷，這時波形曲線上可能不會出現樁底反射波，而在波形曲線的前部僅出現各種缺陷界面的反射波。讀出這些反射波的到達時間，假定一個樁身混凝土波速值，可計算出樁身嚴重斷裂、嚴重擴徑，嚴重縮徑截面的位置。也就是說，波形曲線僅反映缺陷界面以上的樁身，對缺陷界面以下的樁身沒有反應。

　　3.3樁身完整性分類討論

　　對樁身缺陷嚴重程度還未能有一個明確的量化概念，對樁身完整性分類也只是根據波形形態結合實際經驗，定性歸類綜合判定。目前，國內的完整性分類五花八門，但大體上可按四類進行，即

　　I類樁(或A類樁)：時域信號特征：2L/C時刻前無缺陷反射波，有樁底反射波，未見明顯缺陷，波速和樁底反射合理，樁身完整性優良;

　　II類樁(或B類樁)：時域信號特征：2L/C時刻前出現輕微缺陷反射波，有樁底反射波，存在局部缺陷，波速和樁底反射基本合理，樁身基本完整;

　　III類樁(或C類樁)：有明顯缺陷反射波，波速或樁底反射嚴重不正常，其它特征介于Ⅱ類和Ⅳ 類之間，一般應采取補救措施，樁身存在嚴重缺陷;

　　IV類樁(或D類樁)：時域信號特征：2L/C時刻前出現嚴重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波，或因樁身淺部嚴重缺陷使波形呈現低頻大振幅衰減振動，樁身存在重大缺陷，必須處理。

　　4.結束語

　　基樁動測技術是一門多學科交叉、知識面廣的科學實用技術。低應變反射波法作為樁身完整性檢測的有效方法，其健康有序地發展和應用，對我國的工程建設有著非常重要的理論意義和實用價值。

　　參考文獻：

　　1.王雪峰，吳世明，基樁動測技術，北京：科學出版社，2001

　　2.雷林源，樁基動力學，北京：冶金工業出版社。2000

　　3.楊生龍，邱本仁，低應變反射波法驗樁淺談，西部探礦工程，2000年第5期