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摘要：反射波法作为灌注桩检测的常规手段。但是在实际检测中由于检测人员对这种方法的不了解和不熟悉经常出现一些错误，本文结合工程实际谈谈采用反射波法检测桩基的一些影响因素，避免再发生不必要的错误。
关键词：反射波法、灌注桩、检测、传感器、滤波
中图分类号：TU473.1 文献标识码： A
一、前言
随着国民经济的飞速发展，我国公路桥涵建设项目日益增多，钻孔灌注桩的应用越来越普及，由于钻孔桩在施工过程中容易产生一些缺陷，故在施工中加强管理，保证工程质量。同时加强对成桩质量进行检查，使工程在施工过程中不留隐患。低应变反射波法作为基桩检测的常规手段，由于此种方法具有野外数据采集快速、方便；测试资料分析简单、精确；费用低廉等优点，因此其被众多的检测单位所采纳与使用。
二、反射波法的基本原理
反射波法是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播。在桩身明显存在波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反身波。经接收、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。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。
三、反射波法测试的影响因素
1、桩头破损对波形的影响
在现场信号采集工作中，桩头的处理是测试成功的关键，灌注桩头表面松散，将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩尖及桩底反射信号，影响波形的识别。有效途径是：将松散处铲去。但在大多情况下，很多测试人员忽略了这一点。由于施工的原因，往往桩头部分有素混凝土和泥土混入的混凝土，有些测试人员忽略了对桩头的处理，直接就在没有处理好的桩头表面上进行测试，结果无论怎么改变传感器以及传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。一般情况下，桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止，而且要尽量平整、干净无杂物和潮湿；这样有利于传感器的安装和锤体的锤击。
2、传感器的安装
传感器的安装对现场信号的采集影响较大，理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之间接触刚度越大，传递特性越好，测试信号也越接近桩面的质点振动。
传感器的安装必须通过粘合剂垂直与桩面粘接。下面介绍几种较常用的粘合剂：①粘性好的黄油或凡士林：经济实用，但黄油较赃，凡士林较干净；②粘性好弹性差的橡皮泥；③牙膏：干净方便；④口香糖：用口加工后使用。传感器是否安装好，可用手指轻弹传感器侧面，若传感器纹丝不动则说明已经安装好。
3、击振点及击振方式的选择
击振信号的强弱对现场信号的采集同样影响较大，它也是检测中的关键。对长大桩测试一般应当用力棒或大铁球或击振，其重量大、能量大、脉冲宽、频率低、衰减小，适宜于桩底及深部缺陷的检测，桩底及深部缺陷的信号反射较强烈。但由此很容易代来浅层缺陷和微小缺陷的误判和漏判。当根据信号发现浅层部位异常时，建议用小钉锤或钢筋进行击振，因其重量小、能量小、脉冲窄、频率高，可较准确的确定浅层缺陷的程度和位置。
4、传感器的影响
桩基检测中较多的是采用加速度传感器和速度传感器，压电式加速度传感器由于其性能稳定、动态范围大、频带宽、体积小等优点得到了普遍的应用，速度传感器其频带范围、动态范围均不如加速度传感器。同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。所以个人建议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计检测。
5、桩周土层的影响
在对基桩进行低应变反射波法测试时，要充分考虑到桩周土层对所采集波形曲线的影响。检测人员往往只注意到桩身波阻抗变化造成的信号反射，而忽略了应力波在桩身中传播时，不仅受到桩身材料、刚度及缺陷的影响，还受到桩周土层的土模量大小的影响。当桩周土从软土层变化到硬土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似扩径的反射波，而当桩周土从硬土层变化到软土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似缩径的反射波。如果不考虑桩周土对采集波形曲线的影响，不了解桩侧的地质情况，容易对基桩产生误判。
6、波形指数放大的优缺点
在现场信号采集过程中，桩底反射信号不明显的情况经常发生，这时指数放大是非常有用的一种功能，它可以确保在桩头信号不削波的情况下，使桩底部信号得以清晰地显现出来。但有些测试人员认为它使波形失真，过分突出了桩深部的缺陷，这种观点有一定的道理，过分的指数放大甚至有可能人为地造出一个桩底反射。但是如果结合原始波形，适当地对波形进行指数放大，作为显示深部缺陷和桩底的一种手段，它还是一种非常有用的功能。
7、滤波的影响
动态试验中的滤波，就是选择有用的和重要的信息，同时滤除无关的信号及干扰杂波。通常的滤波方式有电子滤波及机械滤波。电子滤波又分为高通、低通及带通和带阻（陷波）等。信号的多次平均技术也是消除随机杂波的一个有效手段，桩基动态检测中，滤波技术已成为一个必不可少的手段。在实际工作中，多采用低通滤波，而低通滤波频率上限的选择尤为重要，选择过低，容易掩盖浅层缺陷，选择过高，起不到滤波的作用。
8、桩的强度对波形的影响
桩的龄期短，强度低，将降低应力波在混凝土中的传播速度，影响对桩长的判别。低应变反射波法测出的波速为整桩的平均波速，其准确性依赖准确的桩长和桩底反射时间，波速与砼强度之间没有一一对应的关系，因此不能给出每根桩对应的砼强度，但是我们可以根据同一工程所有测试桩的波速平均值来估计砼强度等级。
9、联线接头及信号线的保护
仪器与传感器之间通过联线进行连接，接头部位是最容易出问题的地方，无论是传感器接头、信号线接头和电源线接头，都存在硬软交接现象，一般均通过焊接、硅胶和线卡固定，正确的接线方式应当如下：①焊好芯线和屏蔽线，各自裹数层绝缘防水胶布。②在二线的外边，屏蔽层未达到的部位包一层锡箔纸，然后再用防水胶和黑纱布箍紧。③打结或其它办法处理，提高连接处的抗拉能力。
10、仪器自触发、不触发的检查
经常有测试人员反映他们的仪器（RSM—24FD浮点工程动测仪）老是自触发，有时又不触发，认为仪器出毛病了，事后检查，仪器没有任何毛病，工作状态一切良好，那么到底应当怎样检查仪器的触发是由仪器故障还是传感器故障还是联接电缆故障造成的呢？首先谈谈传感器故障对仪器触发的影响：①速度计用万用表测量其内阻一般在500-600Ω之间。当速度计内阻为0Ω（即短路）时，仪器采样时应该不触发；当速度计内阻为无穷大（即开路）时，仪器采样时应该自触发。②加速度计用万用表很难测量其内阻阻值。但当加速度计内阻为0Ω（即短路）时，仪器采样时应该自触发；当加速度计内阻为无穷大（即开路）时，仪器采样时应该不触发。
五、小结
总之，运用反射法检测钻孔灌注桩的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。但是，目前低应变法推算桩的承载力的变异性较大，有的免不了用地质报告的土参数估计和检测结果相结合的办法。其中，经验估计占了相当大的因素。所以要全面了解桩的承载力情况，只能通过静载试验来确定。 特别是对于反射波法检测有问题的桩，建议再利用其他的檢测方法进行测试。
关键词：反射波法、灌注桩、检测、传感器、滤波
中图分类号：TU473.1 文献标识码： A
一、前言
随着国民经济的飞速发展，我国公路桥涵建设项目日益增多，钻孔灌注桩的应用越来越普及，由于钻孔桩在施工过程中容易产生一些缺陷，故在施工中加强管理，保证工程质量。同时加强对成桩质量进行检查，使工程在施工过程中不留隐患。低应变反射波法作为基桩检测的常规手段，由于此种方法具有野外数据采集快速、方便；测试资料分析简单、精确；费用低廉等优点，因此其被众多的检测单位所采纳与使用。
二、反射波法的基本原理
反射波法是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播。在桩身明显存在波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反身波。经接收、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。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。
三、反射波法测试的影响因素
1、桩头破损对波形的影响
在现场信号采集工作中，桩头的处理是测试成功的关键，灌注桩头表面松散，将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩尖及桩底反射信号，影响波形的识别。有效途径是：将松散处铲去。但在大多情况下，很多测试人员忽略了这一点。由于施工的原因，往往桩头部分有素混凝土和泥土混入的混凝土，有些测试人员忽略了对桩头的处理，直接就在没有处理好的桩头表面上进行测试，结果无论怎么改变传感器以及传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。一般情况下，桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止，而且要尽量平整、干净无杂物和潮湿；这样有利于传感器的安装和锤体的锤击。
2、传感器的安装
传感器的安装对现场信号的采集影响较大，理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之间接触刚度越大，传递特性越好，测试信号也越接近桩面的质点振动。
传感器的安装必须通过粘合剂垂直与桩面粘接。下面介绍几种较常用的粘合剂：①粘性好的黄油或凡士林：经济实用，但黄油较赃，凡士林较干净；②粘性好弹性差的橡皮泥；③牙膏：干净方便；④口香糖：用口加工后使用。传感器是否安装好，可用手指轻弹传感器侧面，若传感器纹丝不动则说明已经安装好。
3、击振点及击振方式的选择
击振信号的强弱对现场信号的采集同样影响较大，它也是检测中的关键。对长大桩测试一般应当用力棒或大铁球或击振，其重量大、能量大、脉冲宽、频率低、衰减小，适宜于桩底及深部缺陷的检测，桩底及深部缺陷的信号反射较强烈。但由此很容易代来浅层缺陷和微小缺陷的误判和漏判。当根据信号发现浅层部位异常时，建议用小钉锤或钢筋进行击振，因其重量小、能量小、脉冲窄、频率高，可较准确的确定浅层缺陷的程度和位置。
4、传感器的影响
桩基检测中较多的是采用加速度传感器和速度传感器，压电式加速度传感器由于其性能稳定、动态范围大、频带宽、体积小等优点得到了普遍的应用，速度传感器其频带范围、动态范围均不如加速度传感器。同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。所以个人建议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计检测。
5、桩周土层的影响
在对基桩进行低应变反射波法测试时，要充分考虑到桩周土层对所采集波形曲线的影响。检测人员往往只注意到桩身波阻抗变化造成的信号反射，而忽略了应力波在桩身中传播时，不仅受到桩身材料、刚度及缺陷的影响，还受到桩周土层的土模量大小的影响。当桩周土从软土层变化到硬土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似扩径的反射波，而当桩周土从硬土层变化到软土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似缩径的反射波。如果不考虑桩周土对采集波形曲线的影响，不了解桩侧的地质情况，容易对基桩产生误判。
6、波形指数放大的优缺点
在现场信号采集过程中，桩底反射信号不明显的情况经常发生，这时指数放大是非常有用的一种功能，它可以确保在桩头信号不削波的情况下，使桩底部信号得以清晰地显现出来。但有些测试人员认为它使波形失真，过分突出了桩深部的缺陷，这种观点有一定的道理，过分的指数放大甚至有可能人为地造出一个桩底反射。但是如果结合原始波形，适当地对波形进行指数放大，作为显示深部缺陷和桩底的一种手段，它还是一种非常有用的功能。
7、滤波的影响
动态试验中的滤波，就是选择有用的和重要的信息，同时滤除无关的信号及干扰杂波。通常的滤波方式有电子滤波及机械滤波。电子滤波又分为高通、低通及带通和带阻（陷波）等。信号的多次平均技术也是消除随机杂波的一个有效手段，桩基动态检测中，滤波技术已成为一个必不可少的手段。在实际工作中，多采用低通滤波，而低通滤波频率上限的选择尤为重要，选择过低，容易掩盖浅层缺陷，选择过高，起不到滤波的作用。
8、桩的强度对波形的影响
桩的龄期短，强度低，将降低应力波在混凝土中的传播速度，影响对桩长的判别。低应变反射波法测出的波速为整桩的平均波速，其准确性依赖准确的桩长和桩底反射时间，波速与砼强度之间没有一一对应的关系，因此不能给出每根桩对应的砼强度，但是我们可以根据同一工程所有测试桩的波速平均值来估计砼强度等级。
9、联线接头及信号线的保护
仪器与传感器之间通过联线进行连接，接头部位是最容易出问题的地方，无论是传感器接头、信号线接头和电源线接头，都存在硬软交接现象，一般均通过焊接、硅胶和线卡固定，正确的接线方式应当如下：①焊好芯线和屏蔽线，各自裹数层绝缘防水胶布。②在二线的外边，屏蔽层未达到的部位包一层锡箔纸，然后再用防水胶和黑纱布箍紧。③打结或其它办法处理，提高连接处的抗拉能力。
10、仪器自触发、不触发的检查
经常有测试人员反映他们的仪器（RSM—24FD浮点工程动测仪）老是自触发，有时又不触发，认为仪器出毛病了，事后检查，仪器没有任何毛病，工作状态一切良好，那么到底应当怎样检查仪器的触发是由仪器故障还是传感器故障还是联接电缆故障造成的呢？首先谈谈传感器故障对仪器触发的影响：①速度计用万用表测量其内阻一般在500-600Ω之间。当速度计内阻为0Ω（即短路）时，仪器采样时应该不触发；当速度计内阻为无穷大（即开路）时，仪器采样时应该自触发。②加速度计用万用表很难测量其内阻阻值。但当加速度计内阻为0Ω（即短路）时，仪器采样时应该自触发；当加速度计内阻为无穷大（即开路）时，仪器采样时应该不触发。
五、小结
总之，运用反射法检测钻孔灌注桩的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。但是，目前低应变法推算桩的承载力的变异性较大，有的免不了用地质报告的土参数估计和检测结果相结合的办法。其中，经验估计占了相当大的因素。所以要全面了解桩的承载力情况，只能通过静载试验来确定。 特别是对于反射波法检测有问题的桩，建议再利用其他的檢测方法进行测试。