一、方法原理:一个“回声定位”问题
低应变反射波法(又称低应变动力检测法)的基本原理与蝙蝠的回声定位、超声波探伤是同一类问题。
在桩顶施加一个瞬时低能量激振(用手锤或力棒敲击),激发一个纵向应力波。该波以速度
沿桩身向下传播,当遇到桩身波阻抗
发生改变的界面(截面变化、离析、夹泥、断桩、扩缩径、桩底、桩端土)时,会产生反射波与透射波。传感器在桩顶接收信号,得到速度(或加速度)随时间变化的曲线。
关键判读依据:
注意: 低应变法测的是“完整性”,不是“承载力”。它给出的是缺陷位置与初步类别,不能替代静载试验或高应变法。
低应变检测 80% 的质量问题出在桩头处理与传感器安装上。
桩侧土的重要影响: 桩周土阻尼越大(软土、饱和黏土),波形衰减越快,桩底反射越弱,深部长桩可能“看不见桩底”。这不是桩有问题,而是方法分辨率的限制,报告中必须客观说明。
深度计算
中,波速
是最敏感的参数。
交底要点: 波速取值一旦偏差 10%,深度定位就会偏差 10%。凡需据此开挖处理的,必须用钻芯或其它方法复核桩长后再定开挖深度。
在速度曲线上(以激振方向为正):
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现象 |
反射波相位 (相对入射波) |
物理含义 |
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桩底反射 |
同向(同相位) |
波阻抗由大(混凝土)变小(桩端土) |
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缩径、离析、夹泥、断桩 |
同向(同相位) |
波阻抗减小,性质与桩底一致 |
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扩径 |
反向(反相位) |
波阻抗增大 |
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桩顶浅部缺陷 |
反射信号紧接入射波,难以分辨 |
需减小激振能量、提高采样率、换用小锤 |
核心口诀:同相变小要当心,反相变大是扩径。 但仅凭相位不能定性缩径还是离析,必须结合波幅强弱、桩型、施工工艺和地质条件综合判断。
常用手段:低通滤波去除高频噪声、指数放大补偿深部衰减、多次锤击信号叠加平均、导纳曲线(频域)与速度曲线(时域)互验。处理参数必须记录并在报告中说明,禁止为了“看见桩底”而过度放大造成虚假缺陷。
按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2014)的规定,完整性分为四类:
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类别 |
判定描述 |
处理原则 |
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Ⅰ类 |
桩身完整 |
正常使用 |
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Ⅱ类 |
桩身有轻微缺陷,但不会影响桩身结构承载力的正常发挥 |
一般可正常使用,需在报告与设计认可后决定 |
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Ⅲ类 |
桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响 |
应结合其他检测方法(高应变、钻芯)复核确认缺陷性质与范围,由设计单位提出处理方案 |
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Ⅳ类 |
桩身存在严重缺陷 |
必须处理(补桩、接桩、加固或报废),需查明原因并追溯同批桩 |
分类不是仪器“一键判定”的结果。 判定人员必须结合:设计桩型与桩长、混凝土强度、成桩工艺(钻孔灌注、旋挖、冲孔、预制桩沉桩)、场地地层、施工记录(塌孔、缩径、二次清孔、导管埋深、混凝土超灌量、充盈系数、断桩记录)综合判断。
未达休止期就检测,一方面波形衰减快、判读困难,另一方面承载力与完整性都可能“未定型”,结论不可靠。
抽检原则: 抽检桩应做到“随机 + 定向”结合——随机抽检保证代表性,定向抽检保证覆盖重点,包括:地质条件复杂、施工中出现异常(塌孔、断浇、导管拔出、充盈系数异常)、承载力要求高、上部结构敏感、设计认为重要的部位、群桩边桩与角桩。不得由施工方“挑好桩”送检。
小结: 低应变法便宜、快速、覆盖面广,是桩身完整性普查的“主力手段”,但它是定性、间接的方法。数据质量的天花板由桩头处理和参数设置决定,结论的可靠性由判定人员的工程经验与施工记录的交叉印证决定。波形不会说话,说话的是人——所以报告必须写清依据。