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低应变法在桩基浅部缺陷检测中的应用
摘要：介绍低应变法进行桩基浅部缺陷检测的理论依据，分析浅部缺陷产生的原因，并根据大量实测资料，归纳了检测中经常遇到的各种浅部缺陷桩的波形特征和技术要点，以提高检测准确率，为合理利用低应变法进行桩基检测提供参考。关键词：桩基检测；低应变法；浅部缺陷引言
多年来，随着工程的需要和技术的进步，桩基的使用日益增多，新的桩型和施工工艺也在不断涌现。桩基是埋入地下的隐蔽工程，其质量较难控制，对于桩基缺陷的判别，已有学者作过研究。。在施工过程中，受成桩工艺、施工水平、地质条件等因素影响，桩身容易存在一些缺陷或质量隐患，特别是在桩顶以下3m内的桩身浅部，存在的缺陷和异常较多，如扩径、夹泥、离析、断裂等质量问题，而一旦浅部存在缺陷，将直接影响桩身上部荷载的向下传递，会在缺陷部位产生应力集中现象，严重影响桩基的抗压抗剪性能，对桩身质量和结构安全造成破坏，影响桩基安全使用和工程安全。同时由于检测理论和仪器的原因，其浅部缺陷波形易与首波叠加在一起，造成测桩盲区，且桩身浅部也易产生扩径现象，加上
各种缺陷在波形上有相似之处，难以准确分辩和判识，容易造成错判和漏判。本文结合工程中大量实例以及遇到的一些问题，针对桩基浅部缺陷特点，对低应变法在桩基浅部缺陷检测中的应用进行分析和探讨。1低应变法基本原理
低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础。该理论假定桩身为连续弹性的一维等截面均质杆件，在不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响下，在桩身顶部进行瞬态激振而产生弹性波，该波沿着桩身向下传播；当桩身存在明显波阻抗变化的界面(如桩底、断桩和严重离析等部位)或桩身截面变化(如缩径或扩径)部位，将产生反射波；采用速度或加速度传感器进行响应信号接收，在计算机上对接收的信号分析处理，识别来自桩身不同部位的反射信息。在时域或频域曲线上确定桩底反射波的位置，据此计算桩身波速，评价桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。2桩身浅部缺陷的分类及成因2．1桩身浅部缺陷分类
桩身浅部缺陷主要有夹泥、断裂、裂纹、缩径、空洞、离析等。其中又以离析、夹泥较为常见。2．2桩身浅部缺陷的成因2．2．1地质因素
桩周的软土、流砂、地下水等影响混凝土质量，桩周存在空洞及不密实区造成漏浆等。2．2．2工艺因素
(1)桩身混凝土欠灌，造成桩头部位混凝土骨料少，浮浆多，浇注不良，桩身上部质量差。
(2)灌注完成后导管抽拔太快，由于上部混凝土压力不够，使泥浆顺管壁下流，造成局部混凝土离析或夹泥，或在灌注过程中导管埋入混凝土过深或时间过长，拔管时造成混凝土内部出现空洞、蜂窝等缺陷。
(3)受负水头影响，护桶下部软弱层在灌注时混凝土上翻，将桩周土或卷入桩身，造成夹泥。
(4)最后灌注时，由各种原因引起灌注中断时间过长，造成二次灌注，使上部混凝土接近初凝；而泥浆中残渣不断沉淀，再次灌注后形成夹层或断桩。
(5)施工中桩顶标高不准，引起混凝土欠灌，造成接桩；或因桩顶浮浆太厚，清掉浮浆后桩顶标高低于设计值，也引起接桩。
(6)由于承台基坑开挖及破桩头方法不当，对桩头部位产生严重扰动，引起桩身浅部开裂。3浅部缺陷波的分析与判断当桩身浅部存在严重缺陷时，激振引发的振动主要集中在缺陷以上桩体段。此时，应力波传播不再符合一维弹性杆件的要求，不满足一维弹性杆平面应力波波动理论，而是质一弹性系的刚性振动，其自振频率比应力反射波频率低得多。所以浅层缺陷的反射波频率很低、振幅大、周期长，常出现主频达100～200Hz的信号，或出现高、低频信号混叠的波形，容易出现多次反射，同时看不到桩底反射。由于缺陷在浅部，缺陷波形常与首波叠加，不易准确确定缺陷类型和位置。在检测过程中，要结合施工记录，地质资料以及开挖情况综合分析判定。3．1桩身浅部严重扩径
此类情况在检测中较常见，波形呈正弦波形低频宽幅振荡或出现多次反射，不易看到桩底，容易误判为桩身浅部存在严重缺陷，检测人员要结合施工记录和实际开挖情况综合判识。
图1(a)和图1(b)为同一桥墩相邻的两根桩的低应变检测波形，桩长均为44m，设计为摩擦桩，C30混凝土。由图可见两桩均呈现低频正弦波形振荡，看不到明显桩底反射，似乎桩身浅部有严重缺陷。经查施工记录，发现两桩在灌注相同深度时均有超灌现象，据现场地质，两桩在桩顶下2～3m处存在姜井(北方存放东西的洞窑)，且与两桩横向相交，经开挖验证，两桩在桩顶下1．8～2．9m严重扩径，且两桩混凝土通过姜井将两桩连为一体，故波形在桩顶部位因严重扩径形成低频宽幅振荡，排除为桩身缺陷。

3．2桩身浅部夹泥
图2为一桥梁钻孔灌注桩实测波形，桩长49m，设计为摩擦桩，C30混凝土。由图2(a)可知：在桩身浅部波形呈高频振荡，初步判识为浅部缺陷，经查施工记录，该桩存在超灌现象，经开挖发现在桩顶以下2．0m桩身向一