摘要：本文介绍了低应变法的工作原理，并结合多年的工作经验，列举了部分在具体检测中和信号分析时要注意的内容，并指出了其局限性，以供参考。
关键词：低应变法；桩基基础项目；桩身完整性；检测分析
桩基基础属于一种地下成桩方式，不可避免的会产生类似开裂、缩扩径、砼离析等问题。这些问题不同程度上影响到桩基质量，进而导致桩基不满足设计标准。为此，桩身完整性检测是人们广泛关注的事情。而低应变法是测试桩身完整性最常用的一种手段，所以，对桩身质量测试显得十分关键。
1低应变法工作原理
一般情况下，在测试桩身完整性时，将桩简化成一维弹性直杆，基础受力时维持等截面，忽视桩基内外阻尼与桩边土阻力，桩边土对桩基约束与支撑作用都由桩下的一个弹簧取代。上述是基于理论获得的结论，但在项目实践中因为振动波在传送过程受到诸多不确定因素的限制，如波在桩身中的衰弱，桩边土对波的传送影响等，应对桩身进行比较精准的分析是非常困难的，下面就对项目中需要注意的内容进行探究。
2现场检测中要注意的内容
2.1桩头的处置
在现场信号收集过程中，桩头的处置是检测成功的重点之一，特别是灌注桩，但许多检测者忽视了这一点。因为操作的原因，通常桩头位置存在浮浆，如果忽视了对桩头的处置，选择直接在浮浆上开始检测，结果不管如何改变传感器和传感器的设置，不管如何调整振源，检测信号均不好，通常在检测信号的浅层位置有很大反向脉冲。通常桩头的处置以露出新的带骨料的砼面位置，并且要尽可能平整、洁净（桩头未破碎、没有杂物、没有水）。如此能够利用随身所带的凿子来凿平安装点与锤击点以及委托施工单位在检测前做好桩头处置，如此有助于传感器的设置与力棒的锤打。
2.2浅部缺陷判断问题
低应变法测试在桩顶实行的激振通常是手锤和力棒，敲打桩顶时是质点振动出现波动传递，在桩头周围能够近似看作半球面波，脱离桩头后能近似平面波。因为检波器会接收到平面波，在桩头周围就会有检测“盲区”，若“盲区”之内有缺陷，人们难以识别出来，因此，桩身浅部缺陷的判断是低应变方面另一大难题。针对浅部缺陷的判断，最关键的是激振手段，采用频率各异的激振力棒。提升激振脉冲波频率能够提升分辨率，力棒能够保障弹性波的垂直传递，降低浅部折射消耗，此外，在敲打时，敲打部位尽可能接近检波器，方便采集入射波，提升灵敏性，采取不同频率敲打，能够有效判断浅部缺陷。见图1所示，当采取低频力棒敲打时的检测曲线，曲线体现大低频特点，表示桩身浅部有严重问题（有时甚至无法识别缺陷），但缺陷的基本位置很难分辨。随后改成高频力棒敲打，检测曲线见图2所示，能够清晰的看见1.2m位置周围产生多次反射，且带有大低频的反射现象，该桩已被挖掘证实。针对更浅部缺陷（0.5米或以内）来说，若缺陷较为严重，例如断桩、明显缩径、夹泥等，能够通过检测曲线特点判断，通常曲线体现为不规则“∧”形，且存在更大低频曲线特点，相较于大低频曲线明显不规则，见图3所示[1]。结合经验能够看出桩身更浅位置存在比较严重的问题，且敲打中可以听见“空空”声，这时采用力棒水平敲打桩侧，一般能够看见桩头摇晃。主要原因是，因为桩上部受激振后未产生质点压缩的变化，而仅仅是浅部缺陷结构的振动，检测曲线是检波器和块体的共振形式。
2.3现场波束确定
在反射波的检测中，桩长、波速以及时差的关系是：L=0.5V·T，当时间固定时，桩长与波速呈线性关系，结合L与V的关系评价桩身质量[2]。检测中常常以作业记录桩长来设置砼波速，但因为各种原因有些作业记录不准确，若根据上式测算，明显不可行。假如给出砼的波速，即平均波速。当地质环境变化很小、砼配合比不变时，砼的波束在特殊范围内，该种情况下能够结合现场情况及地区经验，设置一个波速值，进而对桩长加以核实，这时主要考量砼的龄期与桩身缺陷造成的波速改变。
3信号分析时要注意的事项
3.1信号准确性问题
使用低应变法测试桩身完整性时，时域收集信号的准确性是桩身缺陷判定是否正确的重点。测试信号要使应力波于桩身传递阶段桩身波阻抗改变的真实反映。导致信号失真大概有如下几点原因：①桩头处置不彻底；②传感器设置不当；③锤的选取不合理。
3.2应力波的衰弱
时域信号在传送环节能量慢慢分散，尤其是当桩和土的密度类似时，波衰弱很快，此时的波实际为3D球面波，无法简单看作一维波。在展开桩身完整性量化研究时，要把信号实施指数放大处置，以消除由于土阻力而造成的信号衰弱所引起的缺陷量改变。
3.3波速筛选
在缺陷量化研究时，波速筛选直接关系着缺陷部位的判定。当时域曲线上没有桩底反射也没有异常缺陷信息叠加时，波速要选择同个工地可靠桩的平均波速，没有明显桩底反射的基础不可以实施量化[3]。对缺陷产生在桩中间的桩要提高警惕，应该产生桩底的位置是缺陷的再次反射或者桩底应十分小心，并注意上段缺陷反复反射的情况。应结合平均速度来识别桩底的异常反射属于桩底或者缺陷。
3.4桩边土层的作用
在对基桩展开低应变法检查时，要全面考量桩边土层对所收集波形曲线的作用。检测者通常只留意到桩身波阻抗改变引起的信号反射，忽视了应力波在桩身内传递时，既受桩身材料、刚度和缺陷的作用，也受桩边土层模量多少的作用[4]。当桩边土由软土层变为硬土层时，收集的波形曲线将在对应部位出现相似扩径的反射波，且当桩边土由硬土层变为软土层时，收集的波形曲线将在对应部位出现相似缩径的反射波。若不考量桩边土对收集波形曲线的作用，不清楚桩侧的地质环境，极易对基桩形成误判。
结束语
总之，低应变法测试凭借其测点多、经济、方便等优势，使用非常广泛，但也有一些缺点与不足。在判定测试曲线时，要集中地质环境、工艺方法、应力波传递机理、桩边土以及桩尖土的力学系数等多种因素分析判定，方可较为精准度的分析判定桩身质量。因为有复杂的桩-土结构、理论假设和实际不一致等情况，低应变法也存在一定的局限性。了解这些问题有利于提升测试结果的有效性。对低应变法测试有缺陷的桩身，能够再使用其他的检测手段来处理。
参考文献
[1]孙晓立,刘建磊.改进型低应变反射法在营运高速公路桥梁桩基检测中的应用[J].上海公路,2013(4):54-57.
[2]张传海.低应变法在基桩完整性检测中的几个问题[J].西部探矿工程,2013,25(1):31-33.
[3]黄小兵.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].中国新技术新产品,2018(12):95-96.
[4]李卫庆,薛志成,裴强.低应变法检测桩基础工程的桩身完整性研究[J].大连大学学报,2018,39(3):8-11.
