低应变反射波法源于应力波理论,基本原理是在桩顶进行竖向激振,使桩中产生应力波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗界面(如桩底、断裂或离析、夹泥等部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩径)部位,将产生反射波,利用特定的仪器设备经接收、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。通过对反射信息进行分析计算,来判断桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及其位置。
规范判定标准
桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地基条件、施工情况,可分别根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106)或《公路工程基桩检测技术规程》(JTG/T F81-01)桩身完整性分类表的规定和桩身完整性判定所列实测时域信号特征或幅频信号特征进行综合分析判定。
《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106)桩身完整性分类表
桩身完整性类别
分类原则
Ⅰ类桩
桩身完整
Ⅱ类桩
桩身有轻微缺陷,不会影响桩身结构承载力的正常发挥
Ⅲ类桩
桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响
Ⅳ类桩
桩身存在严重缺陷
《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106)桩身完整性判定
类别
时域信号特征
幅频信号特征
Ⅰ
2L/c时刻前无缺陷反射波,有桩底反射波
桩底谐振峰排列基本等间距,其相邻频差Δf≈c/2L
Ⅱ
2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波,有桩底反射波
桩底谐振峰排列基本等间距,其相邻频差Δf≈c/2L,轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差 >c/2L
Ⅲ
有明显缺陷反射波,其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间
Ⅳ
2L/c时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波,无桩底反射波;
或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动,无桩底反射波
缺陷谐振峰排列基本等间距,相邻频差 >c/2L,无桩底谐振峰;
或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰,无桩底谐振峰
《公路工程基桩检测技术规程》(JTG/T F81-01)桩身完整性类别
桩身完整性类别
分类原则
Ⅰ类桩
桩身完整
Ⅱ类桩
桩身基本完整,有轻度缺陷
Ⅲ类桩
桩身有明显缺陷
Ⅳ类桩
桩身有严重缺陷
《公路工程基桩检测技术规程》(JTG/T F81-01) 桩身完整性判定
类别
时域信号特征
幅频信号特征
Ⅰ
2L/c时刻前无缺陷反射波,有桩底反射波信号
可见规律的等间距桩底谐振峰,其相邻频差Δf≈ c/2L
Ⅱ
2L/c时刻前有局部轻微缺陷反射波,有桩底反射波信号
桩底谐振峰基本等间距,其相邻频差Δf≈c/2L,局部轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差 >c/2L
Ⅲ
2L/c时刻前有明显的缺陷反射波,桩底反射信号不明显,其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间
Ⅳ
2L/c时刻前有严重的缺陷反射波,或因桩身严重缺陷使波形呈多次大振幅反射,无桩底反射信号
严重缺陷峰-蜂值排列基本等间距,相邻频差 >c/2L,无桩底谐振峰;或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰
典型理论曲线
(1)桩身完整:完整桩仅有桩底反射,反射波和入射波同相位。
完整桩曲线
(2)桩身断裂:断裂处桩身截面积变小,表现为出现同相反射。
桩身浅部裂缝
桩身浅部断裂
桩身中部局部断裂(断裂面积为桩身截面积的1/3)
桩身中部局部断裂(断裂面积为桩身截面积的2/3)
桩身中部断裂
桩身深部断裂
(3)桩身截面积发生变化:截面渐变桩不易判断,截面渐变过程和侧阻力增加的反射波近似,渐变结束处的反射波和入射波同相位。
桩身截面增大
桩身部分截面增大
桩身截面逐渐增大
桩身截面减小
桩身截面部分减小
桩身截面逐渐减小
(4)离析或夹泥桩:开始部位的反射波和入射波同相位,夹泥和离析结束部位的反射波和入射波反相位,夹泥和缩径不严重的摩擦桩,可看到桩底反射,反射波和入射波同相位。
桩身离析或夹泥
(5)扩底桩:对于摩擦桩,扩底开始处的反射波和入射波反相位,结束处的反射波和入射波同相位。
扩底桩
(6)嵌岩桩:嵌岩效果好的桩,桩底反射波和入射波反相位。
嵌岩良好的桩
桩底有沉渣