影响低应变反射波法信号采集准确性因素的专项分析

影响低应变反射波法信号采集准确性因素的专项分析

李炜鹏

广州市白云建设工程质量检测中心

摘要：低应变反射波法动力试桩主要用于桩的完整性检测，其设备简便、方法迅速、费用低、结果比较可靠，是普查桩身质量的一种有力手段，测试信号质量的优劣直接影响着检测结果的判定。本文仅就影响低应变反射波法信号采集准确性因素进行概括性介绍分析，并提出了一些建议和方法。

关键词：反射波法；因素；影响

桩在施工过程中易出现各类缺陷，在检测中不可预见影响因素非常复杂．例如检测桩的桩头处理、传感器的安装、桩身材料阻尼、激振设备的选择情况以及桩周土阻力等，都对检测数据产生一定的影响，这就要求检测人员在检测过程中，分析克服外界不利影响因素，寻求最佳检测手段，追求最准确的判断。本文通过对低应变反射波法在桩基检测中的应用分析，针对现场数据采集中一些值得注意的问题，作了初步的探讨。

1提高检测准确性的若干方法探讨

1．1采用不同力锤对检测准确性的影响

反射波法使用的激振设备形式多种多样，有落球、杆锤(力棒)、手锤，也有电火花方式；材质有铜质的、铝质的、木质的、也有聚四氟乙烯塑料的；重量有的不足1kg，有的重达5kg。大量现场试验表明，不同材质和质量的激振锤对测试效果有直接而重大的影响。一般情况，宜采用尼龙锤敲击。单一改变锤体软硬程度并不能完全改善传感器的实际接收效果，而改变激振锤重，大桩用大锤，小桩用小锤，借以大幅改变敲击力度才是更为有效的改进方法。比较各振源的实测信号，大体可以得出如下结论：材质越软，脉宽越大，高频成分越少，主瓣越窄；接触面积越大，脉宽越大，高频成分越少，主瓣越窄；不同的敲击方式自由落体、垂直敲击、斜击将影响脉冲的波形形态。因而，必须依据不同材质，不同质量的锤体和不同厚度的锤垫及不同敲击方式，给桩面以合适的激励，才能采到质量较好的信号。我们建议现场工作中配备不同种类的检测锤以适应不同检测长度及分析不同深度各种缺陷。经验总结得出以多种锤型对同一根桩检测后对不同效果波形进行分析，往往能够得到全面的桩基完整性检测结果且更为准确直观。因此尽量不要用小锤测长桩，这主要取决于小锤的能量与频率特性。反过来说，对于桩头附近的缺陷最好用小锤在桩头多取几点进行检测，大锤反而反射不明显。需根据桩型和测目的，选择不同材质和质量的锤头，以获得所需激振频率和能量。

1．2注意因桩头状况对检测结果准确性的影分析

1．2．1桩头清理不当对检测准确性影响

桩头清理的好坏将直接影响到检测结果的质量，因此，桩头处理尤为重要，由于浮浆层不密实，与下部正常混凝土粘结不良，会形成一个不连续的界面。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。对于安装传感器的检测面和激振点的敲击面要坚实平整，必须用砂轮打磨平整，并基本与桩身轴线垂直，这样才有利于使激励点和信号接收点直接处于混凝土母体上，同时桩头应充分地清扫干净并吸干渍水。因此，为使桩头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，要尽量保证桩头干净，平整，桩头不能破碎，含水，不能有杂物。

1．2．2桩头破损对检测准确性影响

桩头破损原因较多，预制桩、灌注桩两种类型桩头均可发生。但其共同的特点就是导致桩头出现损坏或表面松散，弹性波能量很快衰减，从而削弱桩身及桩底反射信号，影响到波形的识别。由图1、图2可见，同一根桩，由桩头因素导致检测结果影响极大。也提醒我们对检测前期的查准备工作一定要细致认真。

总之，桩头平整性差、未清理到位等均可能给测结果带来负面影响，建议在检测前务必检查桩不符合检测条件的要进行铲除，达到要求后进行检测。

1．3如果采集到振荡波形，应分析产生原因及消除方法

低应变法检测桩身结构完整性，波形采集过程中极易出现振荡波。首先应考虑的是传感器接收是否符合规定要求，即桩顶处理完毕、传感器位置选择准确、粘贴紧密。其中，传感器位置务必按规范要求，安置于距桩中心1／2～2／3倍半径处，因这种位置干扰最小，同时，粘接剂弹性太好或太厚或安装不牢靠也都是产生振荡波的原因。其次，激振能量要适当。经验显示，以能见桩底反射为前提，使桩周参加振动的土体尽量少，减小对波形的干扰。因此，土愈好，桩愈长，应采用大锤敲击，反之，用小锤敲击。

2现存问题和建议

通过以上若干问题的浅析，为了使低应变反射波法在实践应用中提高准确性，做到定性可靠，定量准确，特建议如下：

(1)建议在工程检测中重视每个检测细节，包括桩头处理情况、传感器安置、激发点的位置、激发点的能量、激发点的脉冲宽度、仪器设置参数等等。

(2)一般说来，应力波反射波法适用于检测预制桩和混凝土灌注桩，但不适用于水泥搅拌桩、碎石桩、石灰桩等柔性、半柔性桩。被检测桩的长径比不宜小于5。当被检测桩与垫层浇成一起时，不宜进行检测。

(3)低应变反射波法对缺陷的类型目前仍无法准确定性(尤其裂隙曲线无明显特征)、缺陷的程度尚不能定量分析、阻抗渐变类型的缺陷易误判、桩身存在多个缺陷时或桩形不规则造成反射波叠加不易解释等，在遇到上述问题时要慎重分析，尽可能地分类，而且加强验证。

3结语

总之，桩基检测的目的是查明桩身结构的完整性，判断桩身缺陷及其位置，以便对桩身缺陷进行必要的补救，排除事故隐患。同时，低应变反射波法也是一项实践性很强的检测技术，从理论到实践应用都在逐步成熟。但由于各地地质条件复杂，施工桩型较多，成桩质量千差万别。对实测波形无规律，无法用波动理论进行分析时，应结合其他检测方法综合分析评判，在日常的工作中更有必要在应用中不断积累总结，共同交流提高。

参考文献：

《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008