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【摘要】本文首先概述了反射波法检测基桩完整性的方法，然后分析了基桩检测中遇到的问题，探讨了影响基桩低应变检测质量的因素，最后提出了具体的解决方法以及检测时应注意的事项。本文是个人的一些观点和看法，可供同行参考。
【关键词】反射波法；检测质量；影响因素
前言
利用反射波法检测基桩的完整性， 具有方法简单， 时间短效率高， 能及时提供测试结果， 查出基桩的质量隐患， 为及时稳妥地处理桩基工程事故， 提供依据， 便于有针对性地采取补救措施， 防止重大安全质量事故的发生， 减少工期延误， 可达到事半功倍的效果。
一、反射波法基本原理分析
反射波法是一种瞬态激振无损测桩法， 它基于以下假设： 将桩假设成一端弹性连接的一维杆件， 其材质均匀连续， 信号沿桩身传播过程中不发生衰减，桩周土对桩身应力波的传播不产生影响。在桩顶进行竖向激振， 弹性波沿桩身向下传播，当波沿桩身传播遇到阻抗（ 如桩底或桩身缺陷等部位） 发生变化时， 应力波将产生反射， 安装在桩顶的高灵敏度传感器接收响应信号， 经过放大、滤波和数据处理， 可识别来自桩身不同部位的反射信息， 据此判断桩身完整性， 推断缺陷类型及其在桩身中的位置， 验证核对有效桩长， 对桩身混凝土强度等级做出定性估计。
二、桩身质量分类标准分析
I类桩： 桩身混凝土完整性好， 无不良缺陷， 波速正常， 混凝土强度达到设计强度。II类桩： 桩身混凝土基本完整， 有小缺陷， 波速基本正常， 混凝土强度达到设计强度。III类桩： 波形有明显的缺陷反射， 波速较低或呈低频曲线， 但不是断桩等严重缺陷， 且混凝土强度不小于设计强度的 80% 。IV类桩： 波形有多次桩间缺陷强反射， 波速偏低， 桩身有严重缺陷或断桩等， 或桩身混凝土强度小于设计强度的 80%。其中I类桩为优质桩， II类桩为合格桩， III类桩需经过设计计算分析， 以确定修补方案或继续使用，IV类桩为不合格桩。在桩的质量分类标准方面， 不同的行业有许多不统一之处， 应在实际工作中去完善， 使检测结论更明确实用。
三、影响基桩检测质量的因素分析
1、准备工作。（ 1） 检测前应具有下列资料： 桩位平面布置图、桩基础设计图、原始打桩记录、地质勘察报告； 掌握桩基类型、成桩工艺、桩长、桩径、桩身混凝土强度等参数。（ 2） 进入现场进行调查， 了解其实际施工质量。例如： 是否存在桩头潮湿、夹泥、疏松、大头桩等现象。桩头须达到设计标高， 清理干净， 并保证桩头的平整、完好无破损， 用砂轮机打磨出 3～ 4 个直径 8～ 10 cm 的光面， 作为激振点并利于安装传感器。激振点宜选在桩中心， 传感器安放在距桩半径 2/ 3处， 出露的钢筋应倒向两侧， 且不应有较大晃动。在全线检测初期， 一些施工单位对检测工作不太了解，没按有关要求清理桩头， 给数据采集和室内分析带来一些困难和影响。
2、龄期要求。由于混凝土强度与其龄期密切相关， 龄期较短的情况下， 对测试质量影响较大， 这些影响主要表现在判别缺陷的性质和程度上。依据规范要求， 被检测的灌注桩应达到规定养护龄期后进行， 对打入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测， 尤其是长桩和场地地质条件较差的桩， 更为必要。
3、仪器选用。若基桩长径比过大， 且地基土强度较高， 入射波衰减较快， 桩底反射信号较难探测到。在检测时， 采用的仪器为 PIT 基桩完整性动测仪及R S1616K （ P） 工程桩动测仪， 该两种仪器性能较好，可以较好地采集到桩底的微弱反射信号， 能够保证野外数据采集质量。
4、信号采集。一是振源的选择及其对信号的影响。由于不同深度的缺陷对测试的频率范围要求不同， 选用不同频响力棒， 可使测试结果更加准确。检测浅部缺陷或短桩时， 宜用高频振源， 以提高分辨率， 而对于长大桩或深部缺陷宜选用低频振源。振源对测试效果影响很大， 不同的激振方式会产生相差很大的曲线。由于力棒较重， 易造成二次冲击， 导致信号失真， 所以使用力棒时， 应避免二次冲击的干扰， 同时力棒敲击桩顶面不应损坏桩顶， 防止信号畸变； 现场司锤人员应相对固定， 尽可能进行专门训练， 熟练掌握敲锤的轻重、垂直度等。二是传感器的选择及其对信号的影响。传感器是接收桩身反射信号的关键设备， 其性能的好坏直接影响波形的采集质量。传感器以及电缆选用轻型的， 必须保证传感器与桩体紧密连结， 使之与桩体一起运动， 以便于跟踪响应， 能真实反映出桩顶的振动。判断浅部缺陷， 加速度计较为合适， 而使用速度计检测时， 由于其高频响应不够， 难以从曲线上确定浅部缺陷位置。针对疑点较大的桩， 应采用不同的激振方式或更换传感器类型， 进行对比。三是信号的选择。检测过程中， 对前几根桩进行现场分析， 设置合理的采集参数， 这样能够大大提高检测速度； 测试信号不理想的情况下， 应排除影响测试的不良因素后再重复测试， 存储信号应选择重复性好、曲线规则、桩底反射明显的波形。对于有缺陷的桩应重复测试， 用不同文件名存储两次以上， 以便室内对比分析使用。
5、数据分析。一是数据分析常用的几个方法。（ 1） 数字滤波。在采集信号的过程中， 都有可能产生一些干扰信号或因传感器安装不当出现的共振及因桩头的裂纹而产生的附加振动等， 影响正常信号的接收， 造成曲线不规则， 桩底反射信号不明显甚至没有， 不能直接进行分析。合理选用数字滤波可以很好地将高频信号、干扰信号滤除， 便于确定桩身缺陷位置及找到桩底反射信号。 （ 2） 指数放大。当桩底反射较弱或不明显时， 可采用指数放大，使尾部信号增强， 确保在同一屏幕中桩底反射清晰可见， 有时数字滤波后再结合指数放大效果更明显。二是数据分析应注意的事项：（ 1） 当入射波由软弱土层进入坚硬土层时， 可近似看作扩径现象， 反之， 当入射波由坚硬土层进入软弱土层时， 可近似看作缩径现象。软土（ 如淤泥质土、淤泥） 或者密实土层（ 如砂性土） 可能使桩身产生不规则的形状， 造成桩身反射曲线不规则及波速相对异常等。（ 2） 对于非通长配筋的灌注桩而言， 桩的配筋率、钢筋笼分界面对反射信号的影响也不可忽视， 在该分界面上， 尤其是该部位为软弱土层时， 入射波经过时， 有时会产生 缩径 现象。因此， 分析桩身完整性时， 一定要结合工程资料、曲线特征以及同一场地其他曲线对比分析， 综合考虑， 加强检验， 防止误判。三是混凝土强度与波速的关系。波速与混凝土强度具有相关性， 桩身强度高、质量好， 其波速也高， 反之波速低。但这只是一种定性的关系， 因为影响波速的因素很多， 如混凝土的配合比， 骨料种类及粒径大小、龄期等有关。
四、结语
低应变动测优点很多， 但也有不足之处， 测试曲线具有多解性， 虽然大部分桩通过动测可做出准确可靠的判断， 还有极少数桩波形有异常， 但又达不到断桩的程度， 对这类桩很难用低应变动测准确判断桩的可用性。对于有疑问桩的检验， 建议采用沿桩身抽芯检测方法加以对比验证。为更好地开展工作， 在设计过程中就应当落实检测内容及相关的技术要求， 使检测工作规范化系统化， 增强基础施工质量重要性的认识， 从而更好地保证基础施工质量。
【关键词】反射波法；检测质量；影响因素
前言
利用反射波法检测基桩的完整性， 具有方法简单， 时间短效率高， 能及时提供测试结果， 查出基桩的质量隐患， 为及时稳妥地处理桩基工程事故， 提供依据， 便于有针对性地采取补救措施， 防止重大安全质量事故的发生， 减少工期延误， 可达到事半功倍的效果。
一、反射波法基本原理分析
反射波法是一种瞬态激振无损测桩法， 它基于以下假设： 将桩假设成一端弹性连接的一维杆件， 其材质均匀连续， 信号沿桩身传播过程中不发生衰减，桩周土对桩身应力波的传播不产生影响。在桩顶进行竖向激振， 弹性波沿桩身向下传播，当波沿桩身传播遇到阻抗（ 如桩底或桩身缺陷等部位） 发生变化时， 应力波将产生反射， 安装在桩顶的高灵敏度传感器接收响应信号， 经过放大、滤波和数据处理， 可识别来自桩身不同部位的反射信息， 据此判断桩身完整性， 推断缺陷类型及其在桩身中的位置， 验证核对有效桩长， 对桩身混凝土强度等级做出定性估计。
二、桩身质量分类标准分析
I类桩： 桩身混凝土完整性好， 无不良缺陷， 波速正常， 混凝土强度达到设计强度。II类桩： 桩身混凝土基本完整， 有小缺陷， 波速基本正常， 混凝土强度达到设计强度。III类桩： 波形有明显的缺陷反射， 波速较低或呈低频曲线， 但不是断桩等严重缺陷， 且混凝土强度不小于设计强度的 80% 。IV类桩： 波形有多次桩间缺陷强反射， 波速偏低， 桩身有严重缺陷或断桩等， 或桩身混凝土强度小于设计强度的 80%。其中I类桩为优质桩， II类桩为合格桩， III类桩需经过设计计算分析， 以确定修补方案或继续使用，IV类桩为不合格桩。在桩的质量分类标准方面， 不同的行业有许多不统一之处， 应在实际工作中去完善， 使检测结论更明确实用。
三、影响基桩检测质量的因素分析
1、准备工作。（ 1） 检测前应具有下列资料： 桩位平面布置图、桩基础设计图、原始打桩记录、地质勘察报告； 掌握桩基类型、成桩工艺、桩长、桩径、桩身混凝土强度等参数。（ 2） 进入现场进行调查， 了解其实际施工质量。例如： 是否存在桩头潮湿、夹泥、疏松、大头桩等现象。桩头须达到设计标高， 清理干净， 并保证桩头的平整、完好无破损， 用砂轮机打磨出 3～ 4 个直径 8～ 10 cm 的光面， 作为激振点并利于安装传感器。激振点宜选在桩中心， 传感器安放在距桩半径 2/ 3处， 出露的钢筋应倒向两侧， 且不应有较大晃动。在全线检测初期， 一些施工单位对检测工作不太了解，没按有关要求清理桩头， 给数据采集和室内分析带来一些困难和影响。
2、龄期要求。由于混凝土强度与其龄期密切相关， 龄期较短的情况下， 对测试质量影响较大， 这些影响主要表现在判别缺陷的性质和程度上。依据规范要求， 被检测的灌注桩应达到规定养护龄期后进行， 对打入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测， 尤其是长桩和场地地质条件较差的桩， 更为必要。
3、仪器选用。若基桩长径比过大， 且地基土强度较高， 入射波衰减较快， 桩底反射信号较难探测到。在检测时， 采用的仪器为 PIT 基桩完整性动测仪及R S1616K （ P） 工程桩动测仪， 该两种仪器性能较好，可以较好地采集到桩底的微弱反射信号， 能够保证野外数据采集质量。
4、信号采集。一是振源的选择及其对信号的影响。由于不同深度的缺陷对测试的频率范围要求不同， 选用不同频响力棒， 可使测试结果更加准确。检测浅部缺陷或短桩时， 宜用高频振源， 以提高分辨率， 而对于长大桩或深部缺陷宜选用低频振源。振源对测试效果影响很大， 不同的激振方式会产生相差很大的曲线。由于力棒较重， 易造成二次冲击， 导致信号失真， 所以使用力棒时， 应避免二次冲击的干扰， 同时力棒敲击桩顶面不应损坏桩顶， 防止信号畸变； 现场司锤人员应相对固定， 尽可能进行专门训练， 熟练掌握敲锤的轻重、垂直度等。二是传感器的选择及其对信号的影响。传感器是接收桩身反射信号的关键设备， 其性能的好坏直接影响波形的采集质量。传感器以及电缆选用轻型的， 必须保证传感器与桩体紧密连结， 使之与桩体一起运动， 以便于跟踪响应， 能真实反映出桩顶的振动。判断浅部缺陷， 加速度计较为合适， 而使用速度计检测时， 由于其高频响应不够， 难以从曲线上确定浅部缺陷位置。针对疑点较大的桩， 应采用不同的激振方式或更换传感器类型， 进行对比。三是信号的选择。检测过程中， 对前几根桩进行现场分析， 设置合理的采集参数， 这样能够大大提高检测速度； 测试信号不理想的情况下， 应排除影响测试的不良因素后再重复测试， 存储信号应选择重复性好、曲线规则、桩底反射明显的波形。对于有缺陷的桩应重复测试， 用不同文件名存储两次以上， 以便室内对比分析使用。
5、数据分析。一是数据分析常用的几个方法。（ 1） 数字滤波。在采集信号的过程中， 都有可能产生一些干扰信号或因传感器安装不当出现的共振及因桩头的裂纹而产生的附加振动等， 影响正常信号的接收， 造成曲线不规则， 桩底反射信号不明显甚至没有， 不能直接进行分析。合理选用数字滤波可以很好地将高频信号、干扰信号滤除， 便于确定桩身缺陷位置及找到桩底反射信号。 （ 2） 指数放大。当桩底反射较弱或不明显时， 可采用指数放大，使尾部信号增强， 确保在同一屏幕中桩底反射清晰可见， 有时数字滤波后再结合指数放大效果更明显。二是数据分析应注意的事项：（ 1） 当入射波由软弱土层进入坚硬土层时， 可近似看作扩径现象， 反之， 当入射波由坚硬土层进入软弱土层时， 可近似看作缩径现象。软土（ 如淤泥质土、淤泥） 或者密实土层（ 如砂性土） 可能使桩身产生不规则的形状， 造成桩身反射曲线不规则及波速相对异常等。（ 2） 对于非通长配筋的灌注桩而言， 桩的配筋率、钢筋笼分界面对反射信号的影响也不可忽视， 在该分界面上， 尤其是该部位为软弱土层时， 入射波经过时， 有时会产生 缩径 现象。因此， 分析桩身完整性时， 一定要结合工程资料、曲线特征以及同一场地其他曲线对比分析， 综合考虑， 加强检验， 防止误判。三是混凝土强度与波速的关系。波速与混凝土强度具有相关性， 桩身强度高、质量好， 其波速也高， 反之波速低。但这只是一种定性的关系， 因为影响波速的因素很多， 如混凝土的配合比， 骨料种类及粒径大小、龄期等有关。
四、结语
低应变动测优点很多， 但也有不足之处， 测试曲线具有多解性， 虽然大部分桩通过动测可做出准确可靠的判断， 还有极少数桩波形有异常， 但又达不到断桩的程度， 对这类桩很难用低应变动测准确判断桩的可用性。对于有疑问桩的检验， 建议采用沿桩身抽芯检测方法加以对比验证。为更好地开展工作， 在设计过程中就应当落实检测内容及相关的技术要求， 使检测工作规范化系统化， 增强基础施工质量重要性的认识， 从而更好地保证基础施工质量。