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摘要：低应变检测技术是桥梁桩基检测中较为简单实用的方法，可以有效地检测桩基中的质量缺陷。 针对桥梁工程中的钻孔灌注桩低应变检测技术基本原理、检测数据采集进行简要的阐述，并结合工程实例进行详细的分析。
关键词：桩基;低应变反射波法;完整性检测
1、 低应变检测法的基本原理
低应变检测技术主要是应用能量相对较低的瞬间激振，从而使得桩基在弹性变形状态下产生低振幅的振动，并应用数据采集设备接收桩基传递的应力，再根据应力波传递的传递理论和振动理论判断桩的施工质量，该种检测方法可以有效地检测桩基中是否有夹渣、断桩、缩颈等现象。
低应变反射波法，其原理为建设桩基结构为等截面的细长杆结构，并且桩基周围未受到侧阻力的作用，在桩基顶端受到激振力和其他振动后，在桩基结构中形成应力波，并沿着桩身向下传递，且应力波在桩身中传递时以一维波动方程的方式。并且假设桩身的杆件的截面为平面，杆件发生变形值与受力大小呈正比例关系。
2、 低应变检测法的数据采集
在低应变反射波数据采集工作中，其准备工作是否充分直接影响桩基检测结果的真实性、可靠性。因此，为了提高低应变反射波数据采集工作的准确度，需要注意以下几点：
2.1在桩基低应变测试工作开展之前，需要切割开桩头的钢板，并对切割的部位进行清理，除去桩头的浮浆和碎渣，从而露出坚硬、平针的混凝土表面，且桩基检测时间需在浇筑成桩后的8d～15d。
2.2如桩基直径较小，则选择一个反射波接收点和锤击点，如果测试数据显示桩基存在缺陷，则需要增加数据接收点和锤击点，从而提高测试准确度，避免受其他外界因素的干扰，影响桩基测试数据的精度。同时，为了确保传感器接收数据准确，对于小直径的水泥砂浆桩基，应将传感器布置在桩基端部的中间。
2.3根据桩基检测工作经验可知，激振能量与脉宽主要与激振工作的重量、锤头材料、打击力度、外形尺寸等因素有关，若激振作用的时间越段，则激振力的含有较丰富的高频波;而采用铁锤敲击桩基端部，产生的脉冲信号波窄，并且尖，且具有较高的振动频率，在短桩和桩基缺陷较浅的桩基多采用该形式的激振波。
2.4对于桩基检测的采样间隔，若采样间隔较大，桩基内部的缺陷无法准确的检测到，且桩底反射波信号不明显;若桩基检测的采样检测较小，则无法准确的识别桩基内部的缺陷部位、缺陷类别，根据桩基检测的经验可知，一般采用桩基长度的2～3倍作为桩基采样频率。
3、低应变测桩技术的工程应用
3.1现场测试
在低应变桩基的现场测试时，首先需要对桩基的端部表面进行预处理。在实际桩基测试中，需要凿除桩基顶部的浮浆部分，以露出平整、新鲜的混凝土平面。然后利用角磨机对桩基混凝土端部进行打磨，打磨完成后，需要检查打磨质量，再安装加速度传感器，桩头表面打磨质量的好坏一定程度上影响桩基测试数据的准确性与可靠性。加速度传感器安装时，利用橡皮泥或凡士林等粘接在桩顶平面。待传感器安装完成、线路接通后，可用手锤敲击桩头，便可在显示频上显示应力波传递曲线。
（1）离析与缩径桩波形
在实际混凝土桩施工中，常发生混凝土离析现象而造成桩基出现曲线，或者由于钻孔出现坍塌而使得钻孔灌注桩出现明显的缩颈。在低应变检测时，应力波在桩体中向下传播时，直达波在桩身混凝土出现离析部位反射。且缩颈桩的反射波形与离析桩的反射波形相似，一般情况下，比较难区别。
（a）桩底处混凝土离析 （b）中度缩颈，桩底离析
图1 离析和缩颈桩基
（2） 断桩波形
图2为断桩波形，从波形图中可以发现，尽管波形没有较为明显的起伏，但是第一波形下滑相对较为明显，从波形可判断为桩基出现断桩或者缩颈现象，经验证得知该桩基发生断桩现象。
（3）短桩波形
图3为短桩波形，从应力波形图中可知，该桩应力波桩底信号较为明显，且该桩设计长度为21m，其波速远超过平均波速，根据平均波速，可以判断该桩基长度为17m，此波形判断为短桩。
4、低应变反射波法检测技术的注意事项
为了提高基桩完整性检测工作质量，加快检测工作进度，减少检测工作失误，需要采取一定的改善措施，以避免基桩完整性检测工作中的问题。
4.1桩基完整性检测设备的校准与维护保养
为了确保桩基低应变检测结果与实际状态相符，需要对低应变检测仪进行定期的校准，特别是对于使用频率相对较高，经常处于野外检测的仪器，需要制定适宜的检定校准计划。同时，对于检测仪器使用完毕以后，需要对检定仪器进行维护保养，确保桩基低应变检测仪器设备精度符合检测要求。同时对于操作相对较为繁琐的检测仪器，需要定期开展操作技术培训。保障操作人员均可以熟练掌握操作技能。
4.2提高检测技术人员的检测技能
由于桩基完整性检测企业的技术门槛较低，在庞大的检测行业发展的趋势下，一些技术不满足要求的人员纷纷进入检测单位。虽然目前桩基工程施工过程中实行监理监督制度，但是一些施工现场的监理人员既无相关的资格，又不具备相应的基本常识，导致桩基施工质量存在一定的缺陷。因此，严格控制桩基检测人员的技术能力，可以有效地避免质量不达标的桩基应用于工程中。
4.3检测数据处理规范化
检测数据是检测过程进行的证据也是分析出具检测结果的重要依据。为保证检测数据的真实性及检测数据分析过程的科学性，检测机构应通过科学的管理手段对检测数据加以控制。如检测过程数据的记录，避免只记录检测结果缺乏相关过程记录。此外为保证真实可靠性检测数据应严禁涂抹修改。再者，建立一套标准化的檢测数据处理系统可有效的防止检测人员为得到某种检测结果而随意篡改过程数据的问题，从而根本上规范检测数据的处理方法。
4.4检测设备的定期检定
低应变检测设备的定时校准与维护保养是保持检测设备检测性能的长期有效方法。要求检测设备负责人员应制定校验计划、维护保养计划并按时完成。校验工作严格按照国家规定进行，可在检测机构内部完成的需要成立相应的检测设备校验部门。并进行专业的上岗培训，确保校验工作按时按质完成。需要送交国家相关仪器管理部门进行校验的要及时送检到位，确保仪器和设备满足规定要求时再上岗使用。
5、结论
综上所述，在低应变反射波法检测桩基完整性中，利用布置在桩顶的反射波接收器可以接受反射波信号，并显示在屏幕上，从而可以准确的判断桩基结构的完整性，判断桩基缺陷类别、缺陷部位，从而采取相应的解决对策，以保障桥梁桩基础的承载能力。
关键词：桩基;低应变反射波法;完整性检测
1、 低应变检测法的基本原理
低应变检测技术主要是应用能量相对较低的瞬间激振，从而使得桩基在弹性变形状态下产生低振幅的振动，并应用数据采集设备接收桩基传递的应力，再根据应力波传递的传递理论和振动理论判断桩的施工质量，该种检测方法可以有效地检测桩基中是否有夹渣、断桩、缩颈等现象。
低应变反射波法，其原理为建设桩基结构为等截面的细长杆结构，并且桩基周围未受到侧阻力的作用，在桩基顶端受到激振力和其他振动后，在桩基结构中形成应力波，并沿着桩身向下传递，且应力波在桩身中传递时以一维波动方程的方式。并且假设桩身的杆件的截面为平面，杆件发生变形值与受力大小呈正比例关系。
2、 低应变检测法的数据采集
在低应变反射波数据采集工作中，其准备工作是否充分直接影响桩基检测结果的真实性、可靠性。因此，为了提高低应变反射波数据采集工作的准确度，需要注意以下几点：
2.1在桩基低应变测试工作开展之前，需要切割开桩头的钢板，并对切割的部位进行清理，除去桩头的浮浆和碎渣，从而露出坚硬、平针的混凝土表面，且桩基检测时间需在浇筑成桩后的8d～15d。
2.2如桩基直径较小，则选择一个反射波接收点和锤击点，如果测试数据显示桩基存在缺陷，则需要增加数据接收点和锤击点，从而提高测试准确度，避免受其他外界因素的干扰，影响桩基测试数据的精度。同时，为了确保传感器接收数据准确，对于小直径的水泥砂浆桩基，应将传感器布置在桩基端部的中间。
2.3根据桩基检测工作经验可知，激振能量与脉宽主要与激振工作的重量、锤头材料、打击力度、外形尺寸等因素有关，若激振作用的时间越段，则激振力的含有较丰富的高频波;而采用铁锤敲击桩基端部，产生的脉冲信号波窄，并且尖，且具有较高的振动频率，在短桩和桩基缺陷较浅的桩基多采用该形式的激振波。
2.4对于桩基检测的采样间隔，若采样间隔较大，桩基内部的缺陷无法准确的检测到，且桩底反射波信号不明显;若桩基检测的采样检测较小，则无法准确的识别桩基内部的缺陷部位、缺陷类别，根据桩基检测的经验可知，一般采用桩基长度的2～3倍作为桩基采样频率。
3、低应变测桩技术的工程应用
3.1现场测试
在低应变桩基的现场测试时，首先需要对桩基的端部表面进行预处理。在实际桩基测试中，需要凿除桩基顶部的浮浆部分，以露出平整、新鲜的混凝土平面。然后利用角磨机对桩基混凝土端部进行打磨，打磨完成后，需要检查打磨质量，再安装加速度传感器，桩头表面打磨质量的好坏一定程度上影响桩基测试数据的准确性与可靠性。加速度传感器安装时，利用橡皮泥或凡士林等粘接在桩顶平面。待传感器安装完成、线路接通后，可用手锤敲击桩头，便可在显示频上显示应力波传递曲线。
（1）离析与缩径桩波形
在实际混凝土桩施工中，常发生混凝土离析现象而造成桩基出现曲线，或者由于钻孔出现坍塌而使得钻孔灌注桩出现明显的缩颈。在低应变检测时，应力波在桩体中向下传播时，直达波在桩身混凝土出现离析部位反射。且缩颈桩的反射波形与离析桩的反射波形相似，一般情况下，比较难区别。
（a）桩底处混凝土离析 （b）中度缩颈，桩底离析
图1 离析和缩颈桩基
（2） 断桩波形
图2为断桩波形，从波形图中可以发现，尽管波形没有较为明显的起伏，但是第一波形下滑相对较为明显，从波形可判断为桩基出现断桩或者缩颈现象，经验证得知该桩基发生断桩现象。
（3）短桩波形
图3为短桩波形，从应力波形图中可知，该桩应力波桩底信号较为明显，且该桩设计长度为21m，其波速远超过平均波速，根据平均波速，可以判断该桩基长度为17m，此波形判断为短桩。
4、低应变反射波法检测技术的注意事项
为了提高基桩完整性检测工作质量，加快检测工作进度，减少检测工作失误，需要采取一定的改善措施，以避免基桩完整性检测工作中的问题。
4.1桩基完整性检测设备的校准与维护保养
为了确保桩基低应变检测结果与实际状态相符，需要对低应变检测仪进行定期的校准，特别是对于使用频率相对较高，经常处于野外检测的仪器，需要制定适宜的检定校准计划。同时，对于检测仪器使用完毕以后，需要对检定仪器进行维护保养，确保桩基低应变检测仪器设备精度符合检测要求。同时对于操作相对较为繁琐的检测仪器，需要定期开展操作技术培训。保障操作人员均可以熟练掌握操作技能。
4.2提高检测技术人员的检测技能
由于桩基完整性检测企业的技术门槛较低，在庞大的检测行业发展的趋势下，一些技术不满足要求的人员纷纷进入检测单位。虽然目前桩基工程施工过程中实行监理监督制度，但是一些施工现场的监理人员既无相关的资格，又不具备相应的基本常识，导致桩基施工质量存在一定的缺陷。因此，严格控制桩基检测人员的技术能力，可以有效地避免质量不达标的桩基应用于工程中。
4.3检测数据处理规范化
检测数据是检测过程进行的证据也是分析出具检测结果的重要依据。为保证检测数据的真实性及检测数据分析过程的科学性，检测机构应通过科学的管理手段对检测数据加以控制。如检测过程数据的记录，避免只记录检测结果缺乏相关过程记录。此外为保证真实可靠性检测数据应严禁涂抹修改。再者，建立一套标准化的檢测数据处理系统可有效的防止检测人员为得到某种检测结果而随意篡改过程数据的问题，从而根本上规范检测数据的处理方法。
4.4检测设备的定期检定
低应变检测设备的定时校准与维护保养是保持检测设备检测性能的长期有效方法。要求检测设备负责人员应制定校验计划、维护保养计划并按时完成。校验工作严格按照国家规定进行，可在检测机构内部完成的需要成立相应的检测设备校验部门。并进行专业的上岗培训，确保校验工作按时按质完成。需要送交国家相关仪器管理部门进行校验的要及时送检到位，确保仪器和设备满足规定要求时再上岗使用。
5、结论
综上所述，在低应变反射波法检测桩基完整性中，利用布置在桩顶的反射波接收器可以接受反射波信号，并显示在屏幕上，从而可以准确的判断桩基结构的完整性，判断桩基缺陷类别、缺陷部位，从而采取相应的解决对策，以保障桥梁桩基础的承载能力。