一、前言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多，工程樁的應(yīng)用越來越普及，因此基樁質(zhì)量的檢測(cè)越來越重要。作為基樁完整性檢測(cè)的常規(guī)手段，低應(yīng)變反射波法在我國有多年的發(fā)展歷史并已納入國家的規(guī)范，由于此種方法具有野外數(shù)據(jù)采集快速、方便；測(cè)試資料分析簡(jiǎn)單、精確；費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此其被眾多的檢測(cè)單位所采納與使用。我通過工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在許多問題應(yīng)引起注意和重視，否則將對(duì)基樁完整性檢測(cè)的效果產(chǎn)生較大的影響。
二、低應(yīng)變反射波法的基本原理
低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長(zhǎng)>>直徑），在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z變化決定。安裝在樁頂上的傳感器，將接收到來自樁身各個(gè)波阻抗Z變化界面處反射上來的信息，根據(jù)這些信息，可對(duì)樁身完整性質(zhì)量進(jìn)行分析判斷。
樁身波阻抗Z由樁的橫截面積A、樁身材料密度ρ等決定，如式（1）。
Z = ρ C A （1）
假設(shè)在基樁中某處存在一個(gè)波阻抗變化界面，界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1，上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。
① 當(dāng)Z1 =Z2時(shí)，表示樁截面均勻，無缺陷。
② 當(dāng)Z1 >Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在截面縮小或砼質(zhì)量較差等缺陷，反射波速度信號(hào)與入射波速度信號(hào)相位一致。
③ 當(dāng)Z1 當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，根據(jù)缺陷反射波時(shí)刻與樁頂錘擊觸發(fā)時(shí)刻的差值△t和樁身傳播速度C來推算缺陷位置Lx，入式（2）。
Lx = △t·C / 2 （2）
三、低應(yīng)變反射波法測(cè)試的建議
1、樁頭的處理
在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集工作中，樁頭的處理是測(cè)試成功的第一關(guān)鍵，但在大多情況下，很多測(cè)試人員忽略了這一點(diǎn)。由于施工的原因，往往樁頭部分有素混凝土（浮漿），有些測(cè)試人員忽略了對(duì)樁頭的處理，直接就在素混凝土（浮漿）上進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果無論怎么改變傳感器以及傳感器的安裝，無論怎么改變振源，測(cè)試信號(hào)都不理想，往往在測(cè)試信號(hào)的淺層部位存在較嚴(yán)重的反向脈沖。一般情況下，樁頭的處理以露出新鮮含骨料的混凝土面為止，而且要盡量平整、干凈（樁頭不要破碎、不要有雜物、不要有水）；這可以通過隨身攜帶鑿子以鑿平安裝點(diǎn)和錘擊點(diǎn)或委托施工方在測(cè)試前幫忙進(jìn)行樁頭處理，這樣有利于傳感器的安裝和力棒的錘擊。
2、傳感器的安裝
傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集影響較大，理論上傳感器越輕、越貼近樁面、與樁面之間接觸剛度越大，傳遞特性越好，測(cè)試信號(hào)也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。
對(duì)實(shí)心樁的測(cè)試，傳感器安裝位置宜為距樁心2/3～3/4半徑處；對(duì)空心樁的測(cè)試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。
傳感器的安裝必須通過藕合劑垂直與樁面粘接。下面介紹幾種較常用的藕合劑：①粘性好的黃油或凡士林：經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但黃油較贓，凡士林較干凈；②粘性好彈性差的橡皮泥；③牙膏：干凈方便；④口香糖：用口加工后使用。傳感器是否安裝好，可用手指輕彈傳感器側(cè)面，若傳感器紋絲不動(dòng)則說明已經(jīng)安裝好。
有的測(cè)試人員為了測(cè)試簡(jiǎn)便，經(jīng)常不用藕合劑或少用藕合劑，致使藕合劑的作用減少或消失，導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)振蕩很明顯，不利于對(duì)基樁的分析判斷，這樣是不可取的。
3、擊振點(diǎn)及擊振方式的選擇
擊振信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集同樣影響較大，對(duì)實(shí)心樁的測(cè)試，擊振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中心；對(duì)空心樁的測(cè)試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，擊振點(diǎn)位置宜在樁壁厚的1/2處。
對(duì)長(zhǎng)大樁測(cè)試一般應(yīng)當(dāng)用力棒或大鐵球或擊振，其重量大、能量大、脈沖寬、頻率低、衰減小，適宜于樁底及深部缺陷的檢測(cè)，樁底及深部缺陷的信號(hào)反射較強(qiáng)烈。但由此很容易代來淺層缺陷和微小缺陷的誤判和漏判。當(dāng)根據(jù)信號(hào)發(fā)現(xiàn)淺層部位異常時(shí)，建議用小釘錘或鋼筋進(jìn)行擊振，因其重量小、能量小、脈沖窄、頻率高，可較準(zhǔn)確的確定淺層缺陷的程度和位置。
經(jīng)常有測(cè)試人員拿把小錘去測(cè)長(zhǎng)大樁，并反映很難測(cè)到樁底反射。按以上的原理，這樣的測(cè)法是不正確的。由于小錘重量小、能量小、脈沖窄、頻率高、衰減快，因此信號(hào)在樁身中傳播有可能未到樁底就衰減完或即使傳到樁底反射回來的信號(hào)也很微弱極難分辨。由此可見，用小錘測(cè)長(zhǎng)大樁，并想得到樁底反射，大多數(shù)情況下是很困難的。
4、傳感器的影響
目前大多數(shù)測(cè)試人員在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測(cè)試時(shí)選用速度或加速度傳感器。其中速度計(jì)在低頻段的幅頻特性和相頻特性較差，在信號(hào)采集過程中，因擊振激發(fā)其安裝諧振頻率，而
產(chǎn)生寄生振蕩，容易采集到具有振蕩的波形曲線，對(duì)淺層缺陷反應(yīng)不是很明顯。同速度計(jì)相比，加速度計(jì)無論是在頻響特性還是輸出特性方面均具有巨大優(yōu)勢(shì)，并且它還具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，因此用高靈敏度加速度計(jì)測(cè)試所采集到的波形曲線，沒有振蕩，缺陷反應(yīng)明顯。所以我個(gè)人建議在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測(cè)試時(shí)選用高靈敏度加速度計(jì)檢測(cè)。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多，工程樁的應(yīng)用越來越普及，因此基樁質(zhì)量的檢測(cè)越來越重要。作為基樁完整性檢測(cè)的常規(guī)手段，低應(yīng)變反射波法在我國有多年的發(fā)展歷史并已納入國家的規(guī)范，由于此種方法具有野外數(shù)據(jù)采集快速、方便；測(cè)試資料分析簡(jiǎn)單、精確；費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此其被眾多的檢測(cè)單位所采納與使用。我通過工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在許多問題應(yīng)引起注意和重視，否則將對(duì)基樁完整性檢測(cè)的效果產(chǎn)生較大的影響。
二、低應(yīng)變反射波法的基本原理
低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長(zhǎng)>>直徑），在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z變化決定。安裝在樁頂上的傳感器，將接收到來自樁身各個(gè)波阻抗Z變化界面處反射上來的信息，根據(jù)這些信息，可對(duì)樁身完整性質(zhì)量進(jìn)行分析判斷。
樁身波阻抗Z由樁的橫截面積A、樁身材料密度ρ等決定，如式（1）。
Z = ρ C A （1）
假設(shè)在基樁中某處存在一個(gè)波阻抗變化界面，界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1，上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。
① 當(dāng)Z1 =Z2時(shí)，表示樁截面均勻，無缺陷。
② 當(dāng)Z1 >Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在截面縮小或砼質(zhì)量較差等缺陷，反射波速度信號(hào)與入射波速度信號(hào)相位一致。
③ 當(dāng)Z1
Lx = △t·C / 2 （2）
三、低應(yīng)變反射波法測(cè)試的建議
1、樁頭的處理
在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集工作中，樁頭的處理是測(cè)試成功的第一關(guān)鍵，但在大多情況下，很多測(cè)試人員忽略了這一點(diǎn)。由于施工的原因，往往樁頭部分有素混凝土（浮漿），有些測(cè)試人員忽略了對(duì)樁頭的處理，直接就在素混凝土（浮漿）上進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果無論怎么改變傳感器以及傳感器的安裝，無論怎么改變振源，測(cè)試信號(hào)都不理想，往往在測(cè)試信號(hào)的淺層部位存在較嚴(yán)重的反向脈沖。一般情況下，樁頭的處理以露出新鮮含骨料的混凝土面為止，而且要盡量平整、干凈（樁頭不要破碎、不要有雜物、不要有水）；這可以通過隨身攜帶鑿子以鑿平安裝點(diǎn)和錘擊點(diǎn)或委托施工方在測(cè)試前幫忙進(jìn)行樁頭處理，這樣有利于傳感器的安裝和力棒的錘擊。
2、傳感器的安裝
傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集影響較大，理論上傳感器越輕、越貼近樁面、與樁面之間接觸剛度越大，傳遞特性越好，測(cè)試信號(hào)也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。
對(duì)實(shí)心樁的測(cè)試，傳感器安裝位置宜為距樁心2/3～3/4半徑處；對(duì)空心樁的測(cè)試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。
傳感器的安裝必須通過藕合劑垂直與樁面粘接。下面介紹幾種較常用的藕合劑：①粘性好的黃油或凡士林：經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但黃油較贓，凡士林較干凈；②粘性好彈性差的橡皮泥；③牙膏：干凈方便；④口香糖：用口加工后使用。傳感器是否安裝好，可用手指輕彈傳感器側(cè)面，若傳感器紋絲不動(dòng)則說明已經(jīng)安裝好。
有的測(cè)試人員為了測(cè)試簡(jiǎn)便，經(jīng)常不用藕合劑或少用藕合劑，致使藕合劑的作用減少或消失，導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)振蕩很明顯，不利于對(duì)基樁的分析判斷，這樣是不可取的。
3、擊振點(diǎn)及擊振方式的選擇
擊振信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集同樣影響較大，對(duì)實(shí)心樁的測(cè)試，擊振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中心；對(duì)空心樁的測(cè)試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，擊振點(diǎn)位置宜在樁壁厚的1/2處。
對(duì)長(zhǎng)大樁測(cè)試一般應(yīng)當(dāng)用力棒或大鐵球或擊振，其重量大、能量大、脈沖寬、頻率低、衰減小，適宜于樁底及深部缺陷的檢測(cè)，樁底及深部缺陷的信號(hào)反射較強(qiáng)烈。但由此很容易代來淺層缺陷和微小缺陷的誤判和漏判。當(dāng)根據(jù)信號(hào)發(fā)現(xiàn)淺層部位異常時(shí)，建議用小釘錘或鋼筋進(jìn)行擊振，因其重量小、能量小、脈沖窄、頻率高，可較準(zhǔn)確的確定淺層缺陷的程度和位置。
經(jīng)常有測(cè)試人員拿把小錘去測(cè)長(zhǎng)大樁，并反映很難測(cè)到樁底反射。按以上的原理，這樣的測(cè)法是不正確的。由于小錘重量小、能量小、脈沖窄、頻率高、衰減快，因此信號(hào)在樁身中傳播有可能未到樁底就衰減完或即使傳到樁底反射回來的信號(hào)也很微弱極難分辨。由此可見，用小錘測(cè)長(zhǎng)大樁，并想得到樁底反射，大多數(shù)情況下是很困難的。
4、傳感器的影響
目前大多數(shù)測(cè)試人員在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測(cè)試時(shí)選用速度或加速度傳感器。其中速度計(jì)在低頻段的幅頻特性和相頻特性較差，在信號(hào)采集過程中，因擊振激發(fā)其安裝諧振頻率，而
產(chǎn)生寄生振蕩，容易采集到具有振蕩的波形曲線，對(duì)淺層缺陷反應(yīng)不是很明顯。同速度計(jì)相比，加速度計(jì)無論是在頻響特性還是輸出特性方面均具有巨大優(yōu)勢(shì)，并且它還具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，因此用高靈敏度加速度計(jì)測(cè)試所采集到的波形曲線，沒有振蕩，缺陷反應(yīng)明顯。所以我個(gè)人建議在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測(cè)試時(shí)選用高靈敏度加速度計(jì)檢測(cè)。