低应变反射波法在基桩完整性检测中的应用

基桩的概念
基础是指将结构所承受的各种作用传到地基上的结构组成部分。基础有独立基础、条形基础、筏基、箱基、薄壳基础、沉板、沉井、沉箱、地下连续墙和桩基等多种形式。桩基础是深基础的一种，它是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底面位于地面以上则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。单桩基础是指采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。群桩基础是指由2根以上基桩组成的桩基础。
地基就是支承基础的土体或岩体。一旦建筑场地选定，基础形式可以选择，但地基却没有选择余地，它虽然不是建筑物的一部分，但地基好坏直接关系到建筑物的安危和工程造价。
桩是指桩基础中的单桩，它是埋入土中的柱形杆件，它可以将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力杆件。桩的横截面尺寸比长度小得多。桩的性质随桩身材料、制桩方法和桩的截面大小而异，有很大的适应性，通常情况下我们所说的桩指的就是基桩。
低应变检测技术原理分析
低应变检测技术在基桩检测中的应用，很大的提高了基桩检测的精度和工作效率，为桩基础的推广和应用做出了巨大贡献。概括来说，低应变检测技术就是通过在桩顶施加一个动态荷载，并根据桩基和土壤系统在动态荷载下的反应信号收集和分析，来分析桩身的结构完整性。
基桩检测工作中，一般会使用手锤、力锤敲击装顶，来为桩身提供向下传递的应力波。应力波通过桩阻抗变化界面时，一部分会受反射作用回向传播，另一部分则会继续透射直至桩端，并在桩端反射向上。通过桩顶的加速度或速度传感器接受到这一反射信号，经放大、输出分析后，应力波在传播过程中的阻抗变化能够表现桩身缺陷、混凝土强度等问题，而桩顶反射的信号则能够帮助我们准确的分析得到成桩长度。低应变检测技术在桩基检测中应用比较普遍，随着更加便捷的低应变检测仪的面市，该技术更是充分发挥了其效率高、精度好的优点，在桩基检测中得到广泛的推广和应用，并成为成桩质量检测工作中的常用方法之一。
低应变检测技术虽然能够帮助检测人员判断成桩质量、混凝土强度等级和桩长，但该技术由于是通过反射波变化曲线分析得到大致的结果，因而其在实际应用中也存在一些问题和不足。
01
无法完成定量分析的任务要求
低应变检测是通过回收并分析动态垂直荷载受条件反射的波动变化实现的，由于反射波动变化会受土层条件、温度等多因素影响，因此该技术无法实现成桩检测的定量分析。这使得检测人员只能按照技术经验和相似的检测案例来分析桩身的实际情况，而无法完成对桩身的定量分析。虽然国外一些科研单位已经逐步开发出一些低应变波形拟合分析方法，但仍然处于研究阶段，凭借该技术无法实现对桩身的定量检测。
02
检测工作对经验和数据依从性较大
由于低应变检测技术无法完成定量检测和分析，因此利用该方法对成桩质量检测，必须在具有当地地质条件和个桩型条件静动比系数数据的基础上才能实现，因而该检测方法部件建立完整的地质条件和桩型条件下的静动比数据库，对工作经验和数据的依从性较大。
03
测量准确度受桩长和地质条件的影响大
在实测中，桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大，表现为：导致应力波迅速衰减；影响缺陷反射波幅值；产生土阻力波，因此限制了可测桩的长度，根据实测经验，可测桩长限制在5～50m，桩基直径限制在1.8m 之内较合适。当然，超过50m 的桩长的桩也有得到桩底反射信号的经验，但对局部缺陷、深部缺陷反映不敏感、受地质变化影响较大等特性。
低应变检测技术在桩基检测中的应用
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检测前的准备工作
检测人员在进行测试之前，首先要了解该工程的概貌，内容包括建筑物的类型、桩基础的种类、设计指标、地质情况、施工队的素质和工作作风以及甲方现场管理人员、监理人员的情况等。检测工作开始以前，应借阅基础设计图纸及有关设计资料、有效的地质勘察报告、桩基础的施工记录、甲方现场管理人员、监理人员的现场工作日志等。
在正式开始现场检测前请准备好低应变检测仪、加速度传感器及必须检测用品，在室内测试以保证仪器采集及加速度传感器工作正常。 
主要包括：低应变检测仪、加速度传感器、卷尺、激振设备、仪器及传感器计量证书、低应变反射波法现场记录表，耦合剂（以黄油为佳，紧急情况可用凡士林、口香糖代替）。
在检测开始前，需要对桩头进行处理：
① 凿掉桩顶浮浆或松散、破损部分，露出坚硬的混凝土表面；桩头的材质、强度应与桩身相同，桩头的截面尺寸不宜与桩身有明显差异
② 桩顶面应平整、密实、干净无积水、无破碎，并与桩轴线基本垂直；
③ 敲击点与传感器安装点打磨平整；
④ 妨碍正常检测的桩顶外露主筋应割掉；
⑤ 应断开桩头与承台或垫层的连接；
⑥ 对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则应采用电锯将桩头锯平。
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检测数据采集
数据采集是桩身检测的关键步骤，其数据采集质量直接影响着桩身检测的准确性。在数据采集过程中，要做好震源和传感器的选择、传感器安装和力棒使用、信号选择等工作。在震源选择中，一般采用小桩体选择小锤、大桩体选择大锤的方法，对于较长的桩体可以选择击震源，以便于准确捕捉桩底的反射信号。如果在检测中发现疑点较大的桩体，要采用多次振击，并更换传感器的方式确保数据准确。传感器安装直接影响到信号的采集效率和质量，安装传感器的电缆应该选择轻型电缆，在安装传感器时尤其要保证传感器与桩体紧密接触，并在检测中避免手和其他物品碰触传感器。在力棒敲击过程中，要尽量避免二次冲击，并确保力棒敲击不会损坏桩顶，敲击人员要经过严格的技术训练，能够准确把握敲击力度和垂直度。在信号检测过程中，要注意选择信号，对质量不理想的桩身，采取多次测试，择优选择的方式，确保信号选择的质量。
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检测数据分析处理
数据处理是成桩质量判断的关键阶段，在数据处理阶段，应该掌握好不同波形所代表的桩身情况。一般来说波形完整光滑的，标示施工桩体的质量较好，而波形头尾波动较大的，一般表示成桩质量存在一定问题。在数据处理时，经过分析得到可能存在问题的桩身检测波形时，要注意与施工记录进行比对分析，以提高桩身问题分析的准确性，并帮助检测人员快速定位桩身问题出现的大概位置和原因，为后续桩身加固提供资料参考。
综上所述，基桩检测中低应变检测技术的应用，提高了桩基检测的效率和准确性，作为一种比较高效率的桩基检测手段，低应变检测技术具有较优秀的推广应用价值和使用空间。相信随着低应变检测技术的不断发展，该技术将会提高成桩质量检测的准确度和检测效率，为桩基础的应用和发展做出更大的贡献。