低应变检测技术探讨

　　在我国建筑业的飞速发展的今天,桩基础作为一种有效、安全、可靠的基础形式得到了广泛的应用。由于桩基础是地下成桩工艺,所以施工过程中难免会出现断裂、缩扩颈、混凝土离析等缺陷,这些缺陷不同程度地影响了桩基的质量进而影响到建筑物的安全,因此桩基质量的检测成为人们日益关注的问题。在多种桩基检测方法中,低应变无损检测以其方便快捷、设备简单、所需费用较低并且不会对桩基造成损伤而得到越来越广泛的应用。其中最有代表性的是反射波法和瞬态机械阻抗法。

　　1　反射波法

　　1.1　基本原理

　　低应变反射波法测试的理论基础是弹性波反射理论,其物理模型为一维弹性杆件,桩身波阻抗远远大于桩周土。其基本原理是:用力锤敲击桩顶,给桩一定的能量,使桩中产生应力波。应力波在沿桩身传播过程中,遇到桩身存在明显波阻抗差异界面(如基桩的桩底沉渣过厚、桩身的夹泥薄层等)或桩身截面积变化(如缩颈、扩颈)时都会产生波的反射和透射,所以根据入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征就可以判断桩的完整性。

　　1.2　判断依据

　　(1)完整桩:完整桩的任意两个截面A_i=A_i+1,桩身内不产生反射波,桩顶的加速度传感器测量得到的各截面上的反射波的信号为零。

　　(2)缩颈:表现为弹性波由桩顶向下时A_i>A_i+1,即由大截面传播到小截面(缩颈处)。反射波到达桩顶时,检波器测到的应力波与初始冲击压缩波的方向一致,且反射波的速度方向也与入射波相同。

　　(3)扩颈:表现为弹性波由桩顶向下时A_i

　　(4)离析:表现为波形不规则,频率较低。第一个反射波与初始波同相。后续反射信号杂乱,能量较弱,一般不掩盖缺陷下部桩身出现的较大的第二缺陷信号,但如果本身是第二缺陷,则信号易被第一缺陷掩盖。

　　(5)断裂或夹层:当接近水平断裂或夹泥缺陷严重时,反射波波形尖锐,相位与初始相位同相,且能量强,主频率单一且夹高频成分似正弦波形.下半幅稍弱,在桩身可连续追踪二次以上等距多次反射波.难以判定桩底反射,多次反射能量逐步衰减,易于掩盖桩身第二缺陷。角度较大的斜形断裂并存时,波形畸变,其形状非正弦形。若两个以上断裂并存时,波形畸变,能量相互干涉,除第一断裂位置易于判断外、第二断裂位置难以判定,且出现若干小振幅,不规则高频率波形。另外,单个的断裂或夹泥缺陷较微时,则反射振幅小,能量弱,可定义为裂缝。

　　2　机械阻抗法

　　2.1　基本原理