小应变检测

有关检测词汇

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原理

低应变动力检测常用在桩基完整性检测中，基本原理：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

优势：如设备简单，方法快速，费用低，是普查桩身质量的一种有力手段，最受建设单位和施工单位的欢迎。

小应变的理论基础是一维应力波理论，基本原理是用小锤冲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接受来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号，获得桩的完整性。一维应力波理论有一个重要的假设即平截面假设，即假设力和速度只是深度和时间的函数。理论上，如果杆的长度L远大于杆的直径D，可将其视为一维杆，实际上，如果L/D>7，认为可近似作为一维杆件处理。当桩顶受到锤击点（点振源）锤击时，将产生一个四周传播的应力波，类似半球面波，除了纵波外，还有横波和表面波，在桩顶附近区域内，平截面假设不成立，只有传到一定的深度即X>7D时，应力波沿桩身向下传播的波阵面才可近似看作是平面，即球面波才可近似看作是平面波，一维应力波理论才能成立。

局限性

小应变有其方法本身的局限性：1.对于多缺陷桩，应力波在桩中产生多次反射和透射，对实测波形的判断非常复杂且不准确，第二、第三缺陷的判断会有较大误差，一般不判断第三个缺陷。2.不能定量计算桩底沉渣厚度。对端承桩的嵌岩效果只能做定性判断。因嵌岩有时出现较强的负向反射波，会严重影响桩底反射波和桩底沉渣的判断。3.只能对桩身质量作定性描述，不能作定量分析。不能识别纵向裂缝，能反映水平裂缝和接缝，但程度很难掌握，易误判为严重缺陷。4.桩身渐变扩径后的相对缩径易误判为缩径，渐变缩径或离析且范围较大时，缺陷反射波形不明显。5.不能提供桩身混凝土强度。

应用

低应变检测在基桩检测中的应用

低应变检测法是建立在一维波动理论基础之上，在数学上模拟桩的一维应力波传播，计算反射、投射和博得叠加，根据波形的异常推断桩的完整性。在桩质量检测过程中，把桩做如下鉴定：

1)视桩为一维弹性直杆；

2)假定桩为均匀材质构成，且截面积在受力时保持平面；

3)忽略了桩的内外阻力表面摩擦力的影响，桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹簧替代。当桩顶受到一定的冲击力作用，会产生一弹性脉冲波，经桩身向下传播，根据力的平衡条件和牛顿第二定律，得到一维波动方程。

低应变检测过程中需注意的事项

1)现场测试准备。

准备工作的好坏直接影响测试结果的准确性 可靠性。在检测前务必注意以下几点：

a．桩头处理严格符合铁路基桩检测技术规程；

b．搜集必要的地质资料；

C．传感器安装点需充分打磨平整。

2)传感器的选用安装。

在对基桩进行低应变反射波法测试时选用高灵敏度加速度传感器检测。检测时，在将浮点工程动测仪、计算机、传感器和电源按要求连接好后，把传感器用粘贴剂粘在检测桩桩顶轴心平面处，传感器应尽可能平行于桩身轴线，位置一般在钢筋笼之内远离力棒的敲击点，传感器与桩头一定要粘贴牢固，因为不同的粘结方式对实测波形影响很大，安装不牢会使波形失真，给波形分析带来困难甚至造成误判，所以传感器与桩头应绝缘、密贴，不得有气泡。根据实测经验认为，在桩头平整的条件下，采用橡皮泥安装传感器可获得理想的桩身完整性实测曲线。

3)激振方式的选择。

在实际检测中，要根据不同条件，采用不同的激振方式，合理调整激振，能量要适中，以取得满意的测试效果，敲击时要垂直于桩顶，避免连击。

检测结果及分析

检测结果的分析也是检测过程中至关重要的一个环节，它对检测人员要求很高。需要有扎实的理论知识和丰富的现场经验。

分析时一些方面需特别注意：

1)当基桩在施工过程中浅部有特别明显的“大头”现象时，其波的传播即不满足该行波理论，或波在界面处能量反射太过强烈，致使透射能量衰弱，或该处形成了“面波”反射，即曲线不能真实的反映基桩的下部情况，需要对大头进行凿挖后重新检测；

2)要特别留意扩径的奇数次反射与入射波反相位，偶数次反射与入射波同相位的特征，以免造成误判——将扩径的偶数次反射当作缺陷判定；

3)要注意低应变检测结果的多解性，注意与施工情况、地层情况等结合进行判定。其深层机理就在于：实际检测过程中，桩身是存在阻尼的，所以我们要考虑的是一个“桩土体系”对激振的响应情况，地层阻抗的变化也会在曲线中反映出来，尤其当地层摩阻较强时即其阻抗与混凝土较匹配的情况下反映尤为突出，嵌岩良好的端承桩的入岩反射信号就是明显的见证；

4)要注意区分因护筒影响所造成的缩颈与真实缩颈的情况；清晰认识扩径后回归正常桩径时的缩颈情况；

5)要特别注意嵌岩桩在人岩处的普遍塌孔现象，切不要误认为是反相桩底，致使桩长造成极大的偏差；

6)充分认识在同一条件下应力波速度与混凝土强度的正相关性，但并不存在函数关系，其复杂程度不言而喻：如混凝土的配合比、骨料种类、骨料粒径、含砂率、外加剂、含水率、施工工艺、养护条件、龄期、钢筋含量等等都起到明显的影响作用。