低应变反射波法的现场检测技术要点

低应变反射波法的现场检测技术要点

赵国志

中冶成都勘察研究总院有限公司测试中心四川成都610023

摘要：随着我国桩基工程发展的需要，许多部门的专家、教授和工程技术人员对桩的动测和测试技术以及仪器设备等进行了广泛研究，使我国的动测技术得到了蓬勃的发展。我国的动测技术一仅引进和学习了外国的方法，而且结合我国的工业化水平和桩基类型的多样化等具体情况，研究和发展了更为适合我国推广的动测方法。但是在全国大范围运用反射波法的时候，期间不可避免的出现了很多问题。笔者根据自己多年的现场的检测经验，总结了一些一线检测人员容易遇到的问题和解决方法和大家讨论。

关键词：基桩检测动测方法发射波法

一、前言

在检验桩的完整性方面，我国从20世纪70年代起就开始研究和应用法国首创的机械阻抗法，这种方法的试验设备比较简便，便于在我国推广。1978年，首先由湖南大学振动研究室和四川省成都市城建建设研究所研制成功。1981年，先后在陕西、广西等大桥工程中进行现场试验，效果较好。20世纪70年代至80年代期间，各种激振方式的低应变动力测桩技术及观测系统在我国得到了长足的发展，研究和研制并应用于实践。由于低应变动力测桩技术具有实用性强，灵活轻便，简单快捷，耗资少，对桩身质量检测效果明显，可进行普查等优点，日益受到土木工程界的关注和欢迎，已成为当前桩基完整性检测的主要手段之一。

现在我国采用的主要几种动测方法有应力波反射法、机械阻抗法、动参数法、共振法、水电效应法、锤击贯入法、波动方程法等。这些动测方法都有不同程度的可靠性，也都不同程度的存在着一些问题。这些年来已经有许多采用动测法的工程，大量的工程实践证明：动测法有效地填补了由于静载荷试桩费用高、耗时长而造成的测试数量不足，满足了桩基工程大比例抽检甚至普查的需要。由于计算机技术的发展，测试仪器精度的提高，使低应变应力波反射法在使用中更具有优越性。在低应变观察测试系统研制方面，我国近10年的时间内就有许多动测仪相继问世，并在测桩实践中得到广泛的应用。这次我们注重讨论低应变发射波法在现场检测的时候容易遇到的问题和相关的解决方法。

二、反射波法的测试仪器

反射波法所用的测试系统包括激振设备、传感器和基桩动测仪。激振设备通常用手锤或力棒，锤体质量一般为几百克至几十千克不等，偶有用质量几十甚至近百千克的穿心锤、铁球作为激振源，锤头或棒头的材料可以更换(如钢、铝、硬塑料、橡皮等)，也可另加锤垫材料。传感器可采用速度传感器或加速度传感器，前者直接将桩顶的速度信号转化为电信号，而后者则将桩顶的加速度信号转化为电信号，这两种传感器均需固定在桩顶被测点上，跟随该点一同振动，因而是惯性式传感器。基桩动测仪要求仪器体积小、重量轻、性能稳定，便于野外使用。至少有两个以上的通道，各通道一致性好。模拟滤波档下限低于10Hz，上限超过2000Hz；前置放大10倍以上。8位A/D转换精度。具各波形记忆及输出功能（显示或打印），采样间隔≤50µs，记录点数≥1024点。几种常见的桩基动测仪有RS系列桩基动测仪、PIT桩基动测仪、RSM系列桩基动测仪等。

三、现场测试要求及注意事项

反射波法要获得可靠的时域曲线，必须要做好准备工作，包括了解场地资料、桩型、成桩工艺及施工记录等，进行桩头处理。为此，应去掉浮浆和疏松混凝土部分至坚实的混凝土面，当桩径较大时，至少应保证在激振部位和传感器安置的地方能平整，但不要在混凝土表面抹水泥砂浆找平层，以免砂浆与混凝土结合不好而造成误判。

还要选择好传感器，速度传感器计宜用固有频率低（如14、28、38Hz等）、阻尼系数合适（0.6～0.7）的传感器，现场使用时，安装谐振频率不得低于1200Hz。当实测信号中存在谐振时,一定要辅之以频域分析和数字滤波。速度计适合于各种振源，克服好交流干扰后，亦可历经长线传输，但由于带宽偏窄，不宜单独用于定量分析，亦不宜单独用于确定极深部位（≥40m）缺陷和浅部小缺陷（≤2m）；加速度计：加速度计的频响基本上都能满足测试要求，其受制约的主要因素是环境干扰。一般来说，宜选用能满足野外恶劣环境要求的特制传感器，如量程不低于50g，线、计全一的内装式加速度计，现场测试时，联线不宜太长，振源亦以避免漂移、纵向成分较多的低频轻击为佳，耦合剂选择是这类传感器的安装关键，否则亦将出现形如速度计那样的低频谐振。对于特别长的桩，还必须选用灵敏度较大的传感器（50mV/g）。

传感器必须安装牢固，使它与桩体质点一起运动，能真实反映出桩顶质点的振动。目前有预埋螺丝或通过黄油、橡皮泥或石灰粘结等。此外，传感器必须垂直安置。

能否获得正确的桩顶质点振动曲线，与激振的好坏有很大关系。应根据实际情况选择激振能量和锤头的材质，而不是能量越大越好。一般中小桩备好专用于手锤（一般含有塑料）和小尺寸力棒，长大桩则应带好足够重量的力棒。对于浅部的缺陷。要求激振力的高频成分丰富，故采用硬质锤头和质量小的锤：对于深部缺陷，要求激振力的低频成分丰富，故采用重量大的锤或力棒。几种常见的锤头材料的脉冲时间见下表

四、用低应变反射波法检测桩身结构完整性时把握激振技术

瞬态激振和应力波反射法即使同一根桩，同一型号测桩仪，但不同人检测都可能得到形态完全不同两样的波形。其中把握激振技术是重要环节。敲击力要集中、铅直，使振动模式单一。采用力棒或自由落锤，激振能量的可控性和信号重复性都比用鎯头式敲击效果好。激振能量要适当，激振能量以能看到桩底反射的前提下尽量小，使桩周参加振动的土体尽量少，经减少对波形干扰。桩身阻抗比桩周土阻抗大的多，激振能量除在桩身中传播外，部分被桩周土吸收扩散，好土吸收能量多，差土吸收能量少，所以土越好，桩越长，要用大锤敲击；土越差，桩越短，用小锤敲击即可。敲击脉冲力宽度要适中，要满足一维杆波动理论。

为了保证试验曲线的可靠性，宜在正式检测前先进行测试，如发现问题，及时调整，以确定最佳的激振方式，仪器参数的选择和测试条件。测试曲线的幅度要适中，曲线光滑、无杂波且缺陷或桩底反射信号明显。每根桩应有三次重复性好的实测曲线。

五、总结

我国已在1995年10月正式颁布了《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95），使我国低应变动测法进入实用推广阶段，我国的《基桩高应变动力检测规程》（JGJ106-97）也于1997年颁布，2003年又将常规基桩检测方法统一编入《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）。同时，在我国沿海许多发达地区，如上海、广东、天津等省份，也相继颁布并实施了地方性基桩检测技术规程。总之，动力测桩的技术在我国的工程建设中已得到越来越广泛的应用，基桩检测也在建设工程中扮演着不可缺少的重要角色。而作为一线的基桩检测人员，一定要提高自己的职业道德和技术水平，做好每一个小细节，为建筑工程质量贡献自己的力量。

参考文献：

[1]《基桩质量检测技术》陈凡主编中国建筑工业出版社

[2]《桩基工程检测手册》第二版罗骥先主编人民交通出版社

[3]《基桩低应变动力检测规程》(JGJ/T93-95)

[4]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003中华人民共和国行业标准

作者简介：赵国志男（1980-1）本科工程师主要从事建筑地基检测工作。