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摘 要：本文通过介绍低应变法检测桩身完整性的特点，验证低应变法测桩身完整性方法的可行性。
关键词：低应变法；钻孔抽芯法；埋管式声波透射法
一、国内外研究现状
（一）目前国内常用的检测方法有
1、钻孔抽芯法
由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和试压芯样，确定桩身的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，或作为无损检测结果的校核手段。
2、埋管式声波透射法
在预埋声测管之间并联接受声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。
3、高、低应变动力检测法
根据作用在桩顶上动荷载能量是否使桩土之间发生塑性位移或弹性位移而把动力测桩分为高、低应变2种方法。桩动测法具有以下优点：(1)仪器设备轻便，检测速度快；(2)动力测桩除了与静力试桩一样能检测单桩承载力外，还有桩身结构完整性检测沉桩能力分析、桩动态特性测定等功能；(3)可区分破坏模式是土的破坏还是桩身结构破坏。(4)不仅可得到单桩总承载力，还可进行侧阻力分布和端阻力值的估计。
（二）反射波法基本原理
反射波法是一种瞬态激振无损测桩法，它基于以下假设：将桩假设成一端弹性连接的一维杆件，其材质均匀连续，信号沿桩身传播过程中不发生衰减，桩周土对桩身应力波的传播不产生影响。在桩顶进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当波沿桩身传播遇到阻抗(如桩底或桩身缺陷等部位)发生变化时，应力波将产生反射，安装在桩顶的高灵敏度传感器接收响应信号，经过放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此判断桩身完整性，推断缺陷类型及其在桩身中的位置，验证核对有效桩长，对桩身混凝土强度等级做出定性估计。根据V=2L／At，由△厂或At及已知桩长，求得混凝土平均速度 。
二、研究方向
应用与发展展望建筑涂料以水性产品为主，是所有涂料中水性化程度最高的涂料品种。由于涂料水性化会带来涂料性能的损失，因而溶剂型涂料中集中了几种高性能的建筑涂料。这类涂料的主要特征体现1二耐日光和大气老化及耐污染几个方面，因而在市场的高端得到一定的应用。例如，近年来发展的仿幕墙涂料和应用于复层涂料罩面的金属光泽涂料等。但是，溶剂型涂料在外墙面应用也有其弱点，溶剂型建筑涂料的应用和发展将显著受其制约。首先，外墙面是水泥基材料，在户外各种因素的作用下，开裂、渗水是常见的问题，而且这种问题处于动态变化中，很难根治。而目前的溶剂型建筑涂料对此是无能为力的， 能够遮蔽墙面微细裂缝的水性弹性涂料相比其缺陷显而易见，这在很大程度上限制了其应用。
其次，近两年来我国建筑业的情况发生了重大变化，即通过国家的力量强制实施建筑节能政策。这样一来，建筑物的围护结构都需要采取保温隔热措施。建设部提倡采用外墙外保温技术，而我国几个气候大区广泛使用胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统、膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统和挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统。这二个系统的主体绝热材料都是聚苯乙烯基的。这将对溶剂型外墙涂料的应用与发展产生非常重要的影响。因为涂料中的很多溶剂会对聚苯乙烯产生溶解作用，即与系统是不相容的，不能够与外墙外保温：r程配套使用。第二，由于我国多年来的改革开放和发展经济政策，在经济得到快速发展的同时，所面临的环境压力也越来越大，国家对环境保护空前重视，而溶剂型涂料的环保性能无法与水性涂料相比。
综上所述可知，溶剂型建筑涂料的使用将会受到越来越多的限制，在普通的民用建筑的应用会越来越少，其主要应用将向一些特殊程转移，如近海构筑物、某些可能会受到高腐蚀性的建筑物等。由于溶剂型建筑涂料的应用受到限制，其发展也将会受到影响。一些在前一阶段看好的溶剂型涂料品种，例如氟树脂涂料、有机硅一丙烯酸酯共聚涂料、丙烯酸酯一聚氨酯复合涂料将朝着水性化方向发展。
三、进展情况
目前，低应变动力测桩是采用低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内作低幅振动(应变量约为l0 )，利用振动和波动理论判断桩身缺陷。我国低应变动测桩法主要是反射波法，主要用来检查桩身完整性，检查桩身是否存在缩径、扩径、夹泥、断桩、空洞、离析、沉渣等缺陷。
（一）基本原理
应力变反射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。该方法把桩假定为连续弹性的一维截面匀质杆件，并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与周土之间的波阻抗差异悬殊，应力波大部分能量将在桩内传播，当波长L>桩径D，应力波波长>D时，桩可以看作一维杆件，应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程中，当桩内存在有波阻抗差异界面时，波将产生反射波和透射波，反射波将沿桩身反向传播到桩顶，而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质做出确切的判断。
（二）测桩前的准备工作
1、进场测试前首先应获得第一手资料：该工程的成桩工艺、桩长、桩径、成桩日期、砼强度等。
2、进入现场，观察，敲击桩头，了解其实际施工质量，如桩头是否潮湿、夹泥、桩头疏松、含有泥浆等现象。
3、桩头须达到设计标高后，清理干净，应保证桩头平整、完好无破损、灌注桩使用砂轮打磨出3～4个直径8～10cm的光面，作为激振点并利于安装传感器，出露的钢筋应倒向两侧，且不应有较大的晃动，对于大直径桩，须多测几个位置，以得到真实完整的桩身反射信号。
4、由于砼强度与其龄期有密切关系。不同龄期尤其早期测试结果差异较大，这些差异表现在判别离析性质缺陷的程度上，有很大的关系。砼强度达到一定值时，用力棒敲击桩头，产生的应力波才能有效地沿桩身向下传播。依据规范要求，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，且不小于l5MPa。 （三）野外数据采集
1、振源和传感器的选择及其对信号的影响
反射波法的应用前提必须有一个振源，振源对测试效果的影响很大，不同的锤击方式会产生相差很大的曲线。一般地说，小桩选择小锤，大桩选择大锤，较长的桩宜用脉冲宽的击振源，才容易获得桩底反射信号。在检测现场，针对不同情况，尤其是疑点较大的桩，应选择多种击振方式，或更换传感器的位置进行对比，以便作出合理的结论。
2、传感器安装及力棒的使用
传感器是接受桩身反射信号的关键设备，其性能的好坏直接影响波形的采集质量，传感器及电缆应选用轻型的，以便于跟踪响应，必须保证传感器与桩体紧密接触，同时，避免用手按着传感器，实践证明，采用黄油安装传感器可获得较理想的桩身完整性实测曲线。使用力棒时，由于力棒较重，易造成二次冲击，导致信号失真。应排除二次冲击的干扰，同时，力棒敲击桩顶面不应损坏桩顶，防止信号畸变。现场击锤人员应相对固定，尽可能进行相应训练，熟练掌握敲击的轻重、垂直度等。
3、信号的选择
在检测过程中，对前几根桩的检测至关重要，可以对整个桩身质量有个总体概念，建立初步印象，这样能够大大提高检测速度。桩身质量不理想的情况下，可就地重复测试，用不同文件名存储两次以上，以便室内对比分析。
四、总结
低应变测试技术源于波动理论，由于问题本身存在多解性，在具体问题分析过程中必须注意低应变动测中三个关键参数，即桩长、桩身平均弹性波速及反射时间。反射时间可由检测仪器精确地量测，另外两个未知量必须首先进行假定。如此，将直接影响到检测结果的精度及低应变的定量化。
（一）桩身平均波速问题
混凝土桩身平均弹性波速是低应变动测中最重要的参数。通常在计算桩长时，根据公式和桩身混凝土强度等级，平均波速取经验值，由实测桩底双程旅行时间来得到桩长。但是桩身波速与混凝土强度之间尚没有明确的关系。假定有一根混凝土强度为C25，桩身完整，实测曲线计得双程反射时间为13.3s，经验波速值取3900m／s时，则桩长为26m；而波速设定3600m／s时，桩长为24m，二者相差2m。至于缺陷桩，由于桩身平均波速的不确定性很难准确计算缺陷位置。即使在同一施工现场，由于混凝土现场搅拌与生产设计配合比有差异，导致混凝土强度不稳定，也是造成桩身平均波速难于准确假定的一个原因。因此，在同一工地桩身平均波速也是变化的，用同一波速计算不同桩的桩长和缺陷位置不合理。要提高检测精度，只有全面掌握相关资料，如场地勘察报告、施工记录等进行综合分析及计算。
（二）浅部缺陷识别问题
低应变动测在桩顶施加的力，敲击桩项时为点击引起质点振动形成波动传播，在桩头附近可近似认为半球面波，远离桩头后近似为平面波。由于检波器接收的是平面波，在桩头附近就会存在测试"盲区"，如果"盲区"范围内存在缺陷，我们很难分辨出来，所以说桩身浅部缺陷的识别是低应变中另一难点问题。对于浅缺陷的识别，须考虑采取不同频率的激振力棒，提高激振脉冲波频率可以提高分辨率。力棒可保证弹性波的垂直传播，减少浅部折射损失。在敲击时，敲击位置尽量靠近检波器，便于拾取到垂直入射波，提高灵敏度，采用不同频率敲击，可以有效地识别浅部缺陷。现场实际检测中，用此方法效果良好。
（三）半钢筋笼底部反射问题
在软土地区普遍采用半钢筋笼的灌注桩，此桩形虽已应用多年，但仍存在半钢筋笼底部与素混凝土交界面处的质量问题。对这种桩的检测常常由于半钢筋笼底部可能出现的二次反射和桩底反射叠加在一起，难于区分，而不能准确判断桩身质量
参考文献：
[1]王建平,等.反射波法检测预制桩完整性的理论与实践[J].地下空间,1999,19(5).
[2]基桩低应变动测规程JGJ93-93[S].
[3]刘利民.关于嵌岩桩桩端阻力计算的一些问题[J].地下空间,1997,7(2).
[4]JGJ 106-2003.建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[5]林辉,吕宜嫒,戴民,等.低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测中的应用[J].浙江水利科技,2007.
[6]李继华.旋挖钻孔灌注桩低应变检测与分析[J].安徽地质,2008,(2).
[7]基桩检测技术与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[8]建筑基桩检测技术规范(JGJ1 06-2003) [S].中国建筑工业出版社,2003.
作者简介：王真真（1985.5-），女，河南平顶山人，本科学历，河南众信质量检验技术研究有限公司工作人员。
关键词：低应变法；钻孔抽芯法；埋管式声波透射法
一、国内外研究现状
（一）目前国内常用的检测方法有
1、钻孔抽芯法
由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和试压芯样，确定桩身的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，或作为无损检测结果的校核手段。
2、埋管式声波透射法
在预埋声测管之间并联接受声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。
3、高、低应变动力检测法
根据作用在桩顶上动荷载能量是否使桩土之间发生塑性位移或弹性位移而把动力测桩分为高、低应变2种方法。桩动测法具有以下优点：(1)仪器设备轻便，检测速度快；(2)动力测桩除了与静力试桩一样能检测单桩承载力外，还有桩身结构完整性检测沉桩能力分析、桩动态特性测定等功能；(3)可区分破坏模式是土的破坏还是桩身结构破坏。(4)不仅可得到单桩总承载力，还可进行侧阻力分布和端阻力值的估计。
（二）反射波法基本原理
反射波法是一种瞬态激振无损测桩法，它基于以下假设：将桩假设成一端弹性连接的一维杆件，其材质均匀连续，信号沿桩身传播过程中不发生衰减，桩周土对桩身应力波的传播不产生影响。在桩顶进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当波沿桩身传播遇到阻抗(如桩底或桩身缺陷等部位)发生变化时，应力波将产生反射，安装在桩顶的高灵敏度传感器接收响应信号，经过放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此判断桩身完整性，推断缺陷类型及其在桩身中的位置，验证核对有效桩长，对桩身混凝土强度等级做出定性估计。根据V=2L／At，由△厂或At及已知桩长，求得混凝土平均速度 。
二、研究方向
应用与发展展望建筑涂料以水性产品为主，是所有涂料中水性化程度最高的涂料品种。由于涂料水性化会带来涂料性能的损失，因而溶剂型涂料中集中了几种高性能的建筑涂料。这类涂料的主要特征体现1二耐日光和大气老化及耐污染几个方面，因而在市场的高端得到一定的应用。例如，近年来发展的仿幕墙涂料和应用于复层涂料罩面的金属光泽涂料等。但是，溶剂型涂料在外墙面应用也有其弱点，溶剂型建筑涂料的应用和发展将显著受其制约。首先，外墙面是水泥基材料，在户外各种因素的作用下，开裂、渗水是常见的问题，而且这种问题处于动态变化中，很难根治。而目前的溶剂型建筑涂料对此是无能为力的， 能够遮蔽墙面微细裂缝的水性弹性涂料相比其缺陷显而易见，这在很大程度上限制了其应用。
其次，近两年来我国建筑业的情况发生了重大变化，即通过国家的力量强制实施建筑节能政策。这样一来，建筑物的围护结构都需要采取保温隔热措施。建设部提倡采用外墙外保温技术，而我国几个气候大区广泛使用胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统、膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统和挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统。这二个系统的主体绝热材料都是聚苯乙烯基的。这将对溶剂型外墙涂料的应用与发展产生非常重要的影响。因为涂料中的很多溶剂会对聚苯乙烯产生溶解作用，即与系统是不相容的，不能够与外墙外保温：r程配套使用。第二，由于我国多年来的改革开放和发展经济政策，在经济得到快速发展的同时，所面临的环境压力也越来越大，国家对环境保护空前重视，而溶剂型涂料的环保性能无法与水性涂料相比。
综上所述可知，溶剂型建筑涂料的使用将会受到越来越多的限制，在普通的民用建筑的应用会越来越少，其主要应用将向一些特殊程转移，如近海构筑物、某些可能会受到高腐蚀性的建筑物等。由于溶剂型建筑涂料的应用受到限制，其发展也将会受到影响。一些在前一阶段看好的溶剂型涂料品种，例如氟树脂涂料、有机硅一丙烯酸酯共聚涂料、丙烯酸酯一聚氨酯复合涂料将朝着水性化方向发展。
三、进展情况
目前，低应变动力测桩是采用低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内作低幅振动(应变量约为l0 )，利用振动和波动理论判断桩身缺陷。我国低应变动测桩法主要是反射波法，主要用来检查桩身完整性，检查桩身是否存在缩径、扩径、夹泥、断桩、空洞、离析、沉渣等缺陷。
（一）基本原理
应力变反射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。该方法把桩假定为连续弹性的一维截面匀质杆件，并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与周土之间的波阻抗差异悬殊，应力波大部分能量将在桩内传播，当波长L>桩径D，应力波波长>D时，桩可以看作一维杆件，应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程中，当桩内存在有波阻抗差异界面时，波将产生反射波和透射波，反射波将沿桩身反向传播到桩顶，而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质做出确切的判断。
（二）测桩前的准备工作
1、进场测试前首先应获得第一手资料：该工程的成桩工艺、桩长、桩径、成桩日期、砼强度等。
2、进入现场，观察，敲击桩头，了解其实际施工质量，如桩头是否潮湿、夹泥、桩头疏松、含有泥浆等现象。
3、桩头须达到设计标高后，清理干净，应保证桩头平整、完好无破损、灌注桩使用砂轮打磨出3～4个直径8～10cm的光面，作为激振点并利于安装传感器，出露的钢筋应倒向两侧，且不应有较大的晃动，对于大直径桩，须多测几个位置，以得到真实完整的桩身反射信号。
4、由于砼强度与其龄期有密切关系。不同龄期尤其早期测试结果差异较大，这些差异表现在判别离析性质缺陷的程度上，有很大的关系。砼强度达到一定值时，用力棒敲击桩头，产生的应力波才能有效地沿桩身向下传播。依据规范要求，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，且不小于l5MPa。 （三）野外数据采集
1、振源和传感器的选择及其对信号的影响
反射波法的应用前提必须有一个振源，振源对测试效果的影响很大，不同的锤击方式会产生相差很大的曲线。一般地说，小桩选择小锤，大桩选择大锤，较长的桩宜用脉冲宽的击振源，才容易获得桩底反射信号。在检测现场，针对不同情况，尤其是疑点较大的桩，应选择多种击振方式，或更换传感器的位置进行对比，以便作出合理的结论。
2、传感器安装及力棒的使用
传感器是接受桩身反射信号的关键设备，其性能的好坏直接影响波形的采集质量，传感器及电缆应选用轻型的，以便于跟踪响应，必须保证传感器与桩体紧密接触，同时，避免用手按着传感器，实践证明，采用黄油安装传感器可获得较理想的桩身完整性实测曲线。使用力棒时，由于力棒较重，易造成二次冲击，导致信号失真。应排除二次冲击的干扰，同时，力棒敲击桩顶面不应损坏桩顶，防止信号畸变。现场击锤人员应相对固定，尽可能进行相应训练，熟练掌握敲击的轻重、垂直度等。
3、信号的选择
在检测过程中，对前几根桩的检测至关重要，可以对整个桩身质量有个总体概念，建立初步印象，这样能够大大提高检测速度。桩身质量不理想的情况下，可就地重复测试，用不同文件名存储两次以上，以便室内对比分析。
四、总结
低应变测试技术源于波动理论，由于问题本身存在多解性，在具体问题分析过程中必须注意低应变动测中三个关键参数，即桩长、桩身平均弹性波速及反射时间。反射时间可由检测仪器精确地量测，另外两个未知量必须首先进行假定。如此，将直接影响到检测结果的精度及低应变的定量化。
（一）桩身平均波速问题
混凝土桩身平均弹性波速是低应变动测中最重要的参数。通常在计算桩长时，根据公式和桩身混凝土强度等级，平均波速取经验值，由实测桩底双程旅行时间来得到桩长。但是桩身波速与混凝土强度之间尚没有明确的关系。假定有一根混凝土强度为C25，桩身完整，实测曲线计得双程反射时间为13.3s，经验波速值取3900m／s时，则桩长为26m；而波速设定3600m／s时，桩长为24m，二者相差2m。至于缺陷桩，由于桩身平均波速的不确定性很难准确计算缺陷位置。即使在同一施工现场，由于混凝土现场搅拌与生产设计配合比有差异，导致混凝土强度不稳定，也是造成桩身平均波速难于准确假定的一个原因。因此，在同一工地桩身平均波速也是变化的，用同一波速计算不同桩的桩长和缺陷位置不合理。要提高检测精度，只有全面掌握相关资料，如场地勘察报告、施工记录等进行综合分析及计算。
（二）浅部缺陷识别问题
低应变动测在桩顶施加的力，敲击桩项时为点击引起质点振动形成波动传播，在桩头附近可近似认为半球面波，远离桩头后近似为平面波。由于检波器接收的是平面波，在桩头附近就会存在测试"盲区"，如果"盲区"范围内存在缺陷，我们很难分辨出来，所以说桩身浅部缺陷的识别是低应变中另一难点问题。对于浅缺陷的识别，须考虑采取不同频率的激振力棒，提高激振脉冲波频率可以提高分辨率。力棒可保证弹性波的垂直传播，减少浅部折射损失。在敲击时，敲击位置尽量靠近检波器，便于拾取到垂直入射波，提高灵敏度，采用不同频率敲击，可以有效地识别浅部缺陷。现场实际检测中，用此方法效果良好。
（三）半钢筋笼底部反射问题
在软土地区普遍采用半钢筋笼的灌注桩，此桩形虽已应用多年，但仍存在半钢筋笼底部与素混凝土交界面处的质量问题。对这种桩的检测常常由于半钢筋笼底部可能出现的二次反射和桩底反射叠加在一起，难于区分，而不能准确判断桩身质量
参考文献：
[1]王建平,等.反射波法检测预制桩完整性的理论与实践[J].地下空间,1999,19(5).
[2]基桩低应变动测规程JGJ93-93[S].
[3]刘利民.关于嵌岩桩桩端阻力计算的一些问题[J].地下空间,1997,7(2).
[4]JGJ 106-2003.建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[5]林辉,吕宜嫒,戴民,等.低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测中的应用[J].浙江水利科技,2007.
[6]李继华.旋挖钻孔灌注桩低应变检测与分析[J].安徽地质,2008,(2).
[7]基桩检测技术与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[8]建筑基桩检测技术规范(JGJ1 06-2003) [S].中国建筑工业出版社,2003.
作者简介：王真真（1985.5-），女，河南平顶山人，本科学历，河南众信质量检验技术研究有限公司工作人员。