反射波法在基樁完整性檢測(cè)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

一、前言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)工程建設(shè)項(xiàng)目日益增多，工程樁的應(yīng)用越來(lái)越普及，因此基樁質(zhì)量的檢測(cè)越來(lái)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(guó)有多年的發(fā)展歷史并已納入國(guó)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(guò)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(wèn)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(lái)自樁身各個(gè)波阻抗Z變化界面處反射上來(lái)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(wú)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

<Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在擴(kuò)徑，反射波速度信號(hào)與入射波速度信號(hào)相位相反。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(lái)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(wú)論怎么改變傳感器以及傳感器的安裝，無(wú)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(guò)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(guò)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(shuō)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(lái)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(lái)的信號(hào)也很微弱極難分辨。由此可見(jiàn)，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。愛(ài)4電、傳感器的影甜響能目前大多悼數(shù)測(cè)試人員在諒對(duì)基樁進(jìn)行低較應(yīng)變反射波法忽測(cè)試時(shí)選用速雹度或加速度傳怕感器。其中速剃度計(jì)在低頻段矛的幅頻特性和陰相頻特性較差躍，在信號(hào)采集扭過(guò)程中，因擊零振激發(fā)其安裝脂諧振頻率，而賠產(chǎn)生寄生振蕩外，容易采集到枯具有振蕩的波飽形曲線，對(duì)淺皆層缺陷反應(yīng)不般是很明顯。同申速度計(jì)相比，殿加速度計(jì)無(wú)論北是在頻響特性寸還是輸出特性棵方面均具有巨瀉大優(yōu)勢(shì)，并且斤它還具有高靈勾敏度的優(yōu)點(diǎn)，汪因此用高靈敏輸度加速度計(jì)測(cè)懲試所采集到的雁波形曲線，沒(méi)規(guī)有振蕩，缺陷竿反應(yīng)明顯。所矛以我個(gè)人建議驅(qū)在對(duì)基樁進(jìn)行決低應(yīng)變反射波辨法測(cè)試時(shí)選用靈高靈敏度加速孔度計(jì)檢測(cè)。蠅5葉、樁周土層的則影響貍在對(duì)基樁憐進(jìn)行低應(yīng)變反遷射波法測(cè)試時(shí)薯，要充分考慮鍛到樁周土層對(duì)鴨所采集波形曲襖線的影響。檢襖測(cè)人員往往只鮮注意到樁身波勞阻抗變化造成撥的信號(hào)反射，枝而忽略了應(yīng)力守波在樁身中傳刃播時(shí)，不僅受爭(zhēng)到樁身材料、疲剛度及缺陷的敢影響，還受到窯樁周土層的土倦模量大小的影申響。當(dāng)樁周土瓜從軟土層變化愛(ài)到硬土層時(shí)，鉤采集的波形曲敘線會(huì)在相應(yīng)位田置處產(chǎn)生類(lèi)似閣擴(kuò)徑的反射波嫌，而當(dāng)樁周土套從硬土層變化士到軟土層時(shí)，干采集的波形曲短線會(huì)在相應(yīng)位古置處產(chǎn)生類(lèi)似歷縮徑的反射波聲。如果不考慮辰樁周土對(duì)采集抄波形曲線的影烘響，不了解樁朽側(cè)的地質(zhì)情況濁，容易對(duì)基樁掌產(chǎn)生誤判。機(jī)6球、波形指數(shù)放霸大的優(yōu)缺點(diǎn)炒在現(xiàn)場(chǎng)信乎號(hào)采集過(guò)程中壤，樁底反射信平號(hào)不明顯的情非況經(jīng)常發(fā)生，奶這時(shí)指數(shù)放大曉是非常有用的努一種功能，它乏可以確保在樁查頭信號(hào)不削波丙的情況下，使恭樁底部信號(hào)得清以清晰地顯現(xiàn)梢出來(lái)。但有些貝測(cè)試人員認(rèn)為孝它使波形失真長(zhǎng)，過(guò)分突出了川樁深部的缺陷例，這種觀點(diǎn)有朝一定的道理，雜過(guò)分的指數(shù)放裕大甚至有可能穗人為地造出一叛個(gè)樁底反射。湯但是如果結(jié)合呆原始波形，適根當(dāng)?shù)貙?duì)波形進(jìn)可行指數(shù)放大，罰作為顯示深部?jī)鋈毕莺蜆兜椎臐娨环N手段，它炸還是一種非常紗有用的功能。拾7秒、濾波的影響查濾波是波餡形分析處理的朋重要手段之一藏，是對(duì)采集的膝原始信號(hào)進(jìn)行治加工處理，它側(cè)是為了將測(cè)試團(tuán)信號(hào)中無(wú)用的黨或次要成分的吐波濾除掉，使姐波形更容易分睜析判斷，在實(shí)壘際工作中，多沫采用低通濾波幣，而低通濾波只頻率上限的選惜擇尤為重要，母選擇過(guò)低，容派易掩蓋淺層缺源陷，選擇過(guò)高芬，起不到濾波花的作用。齊8勞、對(duì)砼強(qiáng)度的瞎判斷誰(shuí)低應(yīng)變反洲射波法測(cè)出的悔波速為整樁的撐平均波速，其釀準(zhǔn)確性依賴準(zhǔn)掠確的樁長(zhǎng)和樁貞底反射時(shí)間，植波速與砼強(qiáng)度蟲(chóng)之間沒(méi)有一一析對(duì)應(yīng)的關(guān)系，描因此不能給出項(xiàng)每根樁對(duì)應(yīng)的新砼強(qiáng)度，但是炮我們可以根據(jù)奴同一工程所有意測(cè)試樁的波速映平均值來(lái)估計(jì)眨砼強(qiáng)度等級(jí)。置9奔、聯(lián)線接頭及濫信號(hào)線的保護(hù)奪利侮用快RS勺M朽系列工程動(dòng)測(cè)托儀和配套的速節(jié)度計(jì)、加速度珠計(jì)可以對(duì)基樁捷進(jìn)行低應(yīng)變反田射波法的測(cè)試默。儀器與傳感喚器之間通過(guò)聯(lián)坑線進(jìn)行連接，窗接頭部位是最捐容易出問(wèn)題的粉地方，無(wú)論是房傳感器接頭、秀信號(hào)線接頭和簽電源線接頭，邀都存在硬軟交府接現(xiàn)象，一般避均通過(guò)焊接、豪硅膠和線卡固對(duì)定，承重能力亡和抗折拉能力縱較差，因此對(duì)柱于這些部位在蛇加強(qiáng)銜接的同避時(shí)，實(shí)際使用霞過(guò)程中，應(yīng)盡要量避免承重和蝴大力折拉，轉(zhuǎn)滋場(chǎng)時(shí)應(yīng)用手握茄住傳感器，如槐果將傳感器吊付在半空，極容薯易導(dǎo)致接頭處明脫落。信號(hào)線拳除重點(diǎn)保護(hù)接系頭外，自身的萌老化和折拉變宏形也會(huì)嚴(yán)重降廟低壽命和使用匯的可靠性，貯防存和裝箱時(shí)信涼號(hào)線不應(yīng)長(zhǎng)期描處于折拉狀態(tài)仗，也不應(yīng)長(zhǎng)期撒與易腐蝕物質(zhì)搏相處，泥砂、漠鹽堿、污漬應(yīng)供及時(shí)清洗，現(xiàn)爺場(chǎng)測(cè)試時(shí)，還銹應(yīng)盡量避免大番力牽拉和甩動(dòng)籍信號(hào)線；為防逗止行人拌動(dòng)，伯信號(hào)線接頭部知的前端務(wù)必固握定。一旦絕緣廢電阻降低或接緒觸不良以至無(wú)攤法使用的信號(hào)占線最好棄舊購(gòu)污新。對(duì)于速度旨計(jì)而言，普通里（橡膠外套含濱雙屏蔽的）音饅頻線可以代用度。加速度計(jì)必促須購(gòu)買(mǎi)低噪聲武電纜線，接頭翁也必須用專門(mén)為工具安裝，非棵常麻煩。正因抓如此，現(xiàn)場(chǎng)保糕護(hù)聯(lián)線和接頭瘋十分重要。依但在實(shí)際所使用過(guò)程中，只有一些檢測(cè)人攤員忽略了對(duì)聯(lián)背線和接頭的?？o(hù)，往往造成雙信號(hào)線的損壞料，然后自行聯(lián)再接信號(hào)線，并旦用普通電工用求黑紗布進(jìn)行包敞箍，實(shí)測(cè)結(jié)果鉗表明，在潮濕點(diǎn)地區(qū)它們均存屑在嚴(yán)重的干擾刪，拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)若，絕大部分被哄包箍的線頭均脈存在不同程度貨的銹蝕，這說(shuō)躬明普通電工紗撿布不能防水，豐因而在野外工斑程試驗(yàn)中也不趟能起到較好的治絕緣作用。因菜此應(yīng)該說(shuō)，單黎純用這類(lèi)紗布也包線不合適甚遲至適得其反的舅。訂正確的處暫理辦法是選用那防水絕緣膠布獵包箍連接部位毛，正確的接線今方式應(yīng)當(dāng)如下象：村①販焊好茫芯線和屏蔽線毯，各自裹數(shù)層情絕緣防水膠布佛。扇②跳在二線的外邊疑，屏蔽層未達(dá)宅到的部位包一島層錫箔紙，然拳后再用防水膠味和黑紗布箍緊諒。刪③插打結(jié)或其它辦梨法處理，提高寧連接處的抗拉視能力。低噪聲過(guò)電纜線連接更株加麻煩，一般輔盡量不要增加買(mǎi)中間環(huán)節(jié)，一餅根線捅到底最藥好。聚1境0找、儀器自觸發(fā)薄、不觸發(fā)的檢鉤查錫經(jīng)常有測(cè)醫(yī)試人員反映他宴們的儀器需（芹RS肅M倘—頂24F漸D陸浮點(diǎn)工程動(dòng)測(cè)逼儀）老是自觸房發(fā)，有時(shí)又不線觸發(fā)，認(rèn)為儀燒器出毛病了，挑事后檢查，儀忌器沒(méi)有任何毛梁病，工作狀態(tài)頓一切良好，那餓么到底應(yīng)當(dāng)怎巧樣檢查儀器的杯觸發(fā)是由儀器譯故障還是傳感查器故障還是聯(lián)嫁接電纜故障造桌成的呢？首先慈談?wù)剛鞲衅鞴授w障對(duì)儀器觸發(fā)花的影響：竊①極速度計(jì)用萬(wàn)用況表測(cè)量其內(nèi)阻政一般標(biāo)在渡500-60憂0郊Ω蘿之間。當(dāng)速度漁計(jì)內(nèi)阻基為抹0眼Ω捐（即短路）時(shí)撲，儀器采樣時(shí)軌應(yīng)該不觸發(fā)；嘩當(dāng)速度計(jì)內(nèi)阻圣為無(wú)窮大（即際開(kāi)路）時(shí)，儀帽器采樣時(shí)應(yīng)該宜自觸發(fā)。留②梯加速度計(jì)用萬(wàn)及用表很難測(cè)量燭其內(nèi)阻阻值。掉但當(dāng)加速度計(jì)虛內(nèi)阻爺為漿0齒Ω讀（即短路）時(shí)榴，儀器采樣時(shí)率應(yīng)該自觸發(fā)；抵當(dāng)加速度計(jì)內(nèi)意阻為無(wú)窮大（稀即開(kāi)路）時(shí)，趙儀器采樣時(shí)應(yīng)希該不觸發(fā)。其濁次談?wù)劼?lián)接電麻纜故障對(duì)儀器帶觸發(fā)的影響：蒸①端當(dāng)速度計(jì)聯(lián)接挺電纜中信號(hào)線賄短路時(shí)，儀器棄采樣時(shí)應(yīng)該不惜觸發(fā)；當(dāng)速度水計(jì)聯(lián)接電纜中皆信號(hào)線斷開(kāi)時(shí)儀，儀器采樣時(shí)每應(yīng)該自觸發(fā)。伶②等當(dāng)加速度計(jì)聯(lián)衣接電纜中信號(hào)屋線短路時(shí)，儀型器采樣時(shí)應(yīng)該斤自觸發(fā)；當(dāng)加售速度計(jì)聯(lián)接電蛇纜中信號(hào)線斷繁開(kāi)時(shí)，儀器采盞樣時(shí)應(yīng)該不觸粒發(fā)。那么當(dāng)儀兵器出現(xiàn)自觸發(fā)艙或不觸發(fā)現(xiàn)象湯時(shí)，我們首先啟應(yīng)將傳感器及曬其聯(lián)接電纜聯(lián)蕩接到其它的相氧應(yīng)通道上測(cè)試洽，看是否有同克樣的現(xiàn)象發(fā)生著，若沒(méi)有同樣依的現(xiàn)象發(fā)生則邊表示前面那個(gè)壁通道出現(xiàn)問(wèn)題摩，此時(shí)世按粗RS館M暢動(dòng)測(cè)儀說(shuō)明書(shū)誼上的聯(lián)接圖，谷量一量六合一嘉接頭聯(lián)線相應(yīng)觸通道的兩根信贊號(hào)線是否通斷摸或是否短路開(kāi)運(yùn)路，若聯(lián)線有板問(wèn)題可修理六聯(lián)合一接頭聯(lián)線待或另購(gòu)一根，奮若聯(lián)線沒(méi)有問(wèn)屑題則表示儀器萬(wàn)相應(yīng)通道出現(xiàn)靜故障。若接到隙其它的相應(yīng)通終道上測(cè)試，仍裝出現(xiàn)同樣的現(xiàn)寸象，則有可能問(wèn)是傳感器及其松聯(lián)接電纜出現(xiàn)疼故障，也有可襯能是儀器的幾陳個(gè)通道都出現(xiàn)質(zhì)故障，按上面繳介紹的方法用村萬(wàn)用表對(duì)傳感奶器及其聯(lián)接電井纜進(jìn)行測(cè)試，亭若有問(wèn)題則對(duì)垃傳感器及其聯(lián)蜜接電纜進(jìn)行修脅理或另購(gòu)，此狗時(shí)最好用一正梨常的傳感器及數(shù)聯(lián)接電纜對(duì)儀怕器測(cè)試一下；旬若傳感器及其由聯(lián)接電纜沒(méi)有翁問(wèn)題，則表示和儀器的所有通貍道都出現(xiàn)故障麗，必須進(jìn)行修鑒理。痕四、低應(yīng)變反進(jìn)射波法的局限芹性與改進(jìn)分析碗方法戶低應(yīng)變反震射波法的局限館性：柱1淺、僅測(cè)出波阻議抗的相對(duì)變化乏，可以區(qū)分縮叮徑類(lèi)與擴(kuò)徑類(lèi)毀，也可以計(jì)算校缺陷位置，但冊(cè)卻不能確定缺形陷性質(zhì)、方位灘。蝦2衣、缺陷程度的青定量分析很難躬達(dá)到理想效果任，目前只能將鋸缺陷程度定性訂給出。沃3鞋、平均波速與陷砼強(qiáng)度之間的奮關(guān)系無(wú)法準(zhǔn)確紛給出。匯4愚、對(duì)長(zhǎng)徑比超澇過(guò)一定限度的口樁、極淺部或劉太小的缺陷，漂低應(yīng)變反射波蹄法無(wú)法正確測(cè)敢量。高頻信號(hào)濟(jì)傳不下去，測(cè)悶試范圍有限，胸低頻信號(hào)分辨死率不夠，容易彎漏判缺陷等等尚。挑5此、若樁身存在金多個(gè)缺陷時(shí)，尚深部缺陷容易聾誤判。爭(zhēng)為了準(zhǔn)確分析犁樁身缺陷，有材必要：但蜓揭1虜、結(jié)合地質(zhì)資歪料、施工記錄其分析基樁完整褲性。樁型、施旋工工藝對(duì)基樁或的完整性以及惡缺陷類(lèi)型影響零很大。如：預(yù)蹄制樁、人工挖婚孔樁不可能縮院徑；許多的缺興陷或質(zhì)量事故磚都發(fā)生在流水殲處或地層變化悶處；地層變化角對(duì)波形也會(huì)產(chǎn)蜻生影響（會(huì)產(chǎn)存生反射波）等旋等。因此查看糖地質(zhì)資料、了只解施工記錄對(duì)默確定缺陷位置臭有很好的幫助壇。滿專沒(méi)2告、利用定量分找析軟件對(duì)基樁判缺陷程度的判想定。雖然定量孤分析軟件本身寒存在一些不足點(diǎn)，但