摘要： 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，基樁檢測作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。在各種檢測方法中，反射波法目前應(yīng)用最廣泛、使用最便捷，理論與實(shí)踐發(fā)展也比較成熟，有比較先進(jìn)的儀器設(shè)備及應(yīng)用分析軟件。但是總體而言，基樁檢測技術(shù)在我國的應(yīng)用發(fā)展時(shí)間不長，許多測試方法不僅理論上不夠完善，實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題。反射波法雖然發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛，但同樣存在問題和缺點(diǎn)（局限性），同時(shí)因其簡便快捷、成本低廉，目前有忽視其缺點(diǎn)和適用范圍而走向泛濫的趨勢。 反射波法是低應(yīng)變測定混凝土樁樁身完整性的一種檢測方法，其經(jīng)過多年的研究、應(yīng)用及發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，事實(shí)證明它是一種準(zhǔn)確可靠、經(jīng)濟(jì)快捷的檢測手段。
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，基樁檢測作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。在各種檢測方法中，反射波法目前應(yīng)用最廣泛、使用最便捷，理論與實(shí)踐發(fā)展也比較成熟，有比較先進(jìn)的儀器設(shè)備及應(yīng)用分析軟件。但是總體而言，基樁檢測技術(shù)在我國的應(yīng)用發(fā)展時(shí)間不長，許多測試方法不僅理論上不夠完善，實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題。反射波法雖然發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛，但同樣存在問題和缺點(diǎn)（局限性），同時(shí)因其簡便快捷、成本低廉，目前有忽視其缺點(diǎn)和適用范圍而走向泛濫的趨勢。
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反射波法是低應(yīng)變測定混凝土樁樁身完整性的一種檢測方法，其經(jīng)過多年的研究、應(yīng)用及發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，事實(shí)證明它是一種準(zhǔn)確可靠、經(jīng)濟(jì)快捷的檢測手段。
近年來，隨著深層攪拌樁在軟土地區(qū)的廣泛應(yīng)用，工程上迫切需要一種能夠?qū)Υ藬嚢铇稑渡碣|(zhì)量進(jìn)行快速有效地分析與評估的檢測手段。但是長期以來，對攪拌樁樁身質(zhì)量的檢測往往只能依賴于鉆孔取芯或開挖取樣等方法，這些方法盡管直接可靠，但由于其時(shí)間長、成本高，所以很難對大批量的攪拌樁進(jìn)行綜合質(zhì)量評估，其結(jié)果也就難免以偏概全。
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因此，能否將應(yīng)用于混凝土樁身質(zhì)量評價(jià)的反射波法成功地應(yīng)用于攪拌樁，已經(jīng)成為樁基動(dòng)測界中一個(gè)迫切需要研究及解決的課題。在國內(nèi)，到目前為止，反射波法攪拌樁樁身質(zhì)量還處于探索階段，盡管有許多學(xué)者與同行進(jìn)行過相關(guān)的研究，但是由于所檢測的對象具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性（地質(zhì)環(huán)境差異、樁身材料的非嚴(yán)格均勻性、樁周介質(zhì)阻抗與樁身介質(zhì)阻抗差異小、施工工藝的差異、測試現(xiàn)場條件的差異），其準(zhǔn)確性與可靠性還有待進(jìn)一步提高與完善。
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1 反射波法的理論基礎(chǔ)與可行性分析
1.1基本原理
基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測反射波法的基本原理是在樁身頂部進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位）或樁身截面面積變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接受放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速，以判斷樁身完整性及估計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)。還可根據(jù)視波速和樁底反射波到達(dá)時(shí)間對樁的實(shí)際長度加以核對。
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1.2低應(yīng)變反射波法檢測樁體完整性的可行性分析
反射波法是建立在一維波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上的。假設(shè)樁為質(zhì)地均勻、各向同性的一維線彈性體（樁的長度遠(yuǎn)大于直徑，且入射波波長λ大于樁的直徑），當(dāng)用手錘在樁頂敲擊時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力波在樁身傳播滿足一維波動(dòng)方程，對于水泥攪拌樁的假設(shè)設(shè)定如下：（1）水泥攪拌樁是否可視為一維桿件。（2）水泥攪拌樁樁身材料是否可視為彈性材料。（3）水泥攪拌樁樁身波阻抗是否可以被識(shí)別。
從目前工程上的應(yīng)用來看，水泥攪拌樁樁徑多為50cm，樁長多為8m以上，長徑比一般在16以上，符合樁長遠(yuǎn)大于樁徑的理論條件，樁體可視為一維桿件。
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水泥攪拌樁是由水泥就地與地基土充分?jǐn)嚢栌不�，水泥土在受力初期，�?yīng)力與應(yīng)變關(guān)系基本上符合虎克定律。可視為彈性材料。
與混凝土灌注樁相比，盡管水泥攪拌樁樁身波阻抗明顯要小，但目前大量的工程試驗(yàn)資料證明，水泥攪拌樁樁身抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.2MPa以上（425＃水泥，噴灰量50kg/m，齡期90d），其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于樁周土強(qiáng)度，基本符合-維波動(dòng)方程的理論假設(shè)。對實(shí)際工程樁的檢測也表明，一維壓縮波在水泥攪拌樁樁身以內(nèi)的入射、透射、反射特征清晰。
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基于以上分析，反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身質(zhì)量是可行的。
從該種方法的實(shí)際應(yīng)用與可靠性分析來看：
與檢測混凝土灌注樁相比，反射波法檢測水泥攪拌樁有著其自身的特殊性。
首先是檢測時(shí)確定檢測齡期的問題。統(tǒng)計(jì)資料表明，到28d齡期時(shí)，水泥土的強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%左右，到90d齡期時(shí)才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。從檢測效果的角度出發(fā)，齡期越長，強(qiáng)度越高，檢測效果越好。如果過早地進(jìn)行檢測，水泥土尚未完全硬化，水泥土的波阻抗與樁周土的波阻抗較為接近，則不滿足一維波動(dòng)方程的理論假設(shè)。或由于鍾擊時(shí)，因?yàn)闃渡碚w強(qiáng)度不高，形成波形的低頻震蕩，導(dǎo)致無法進(jìn)行有效的分析與判斷。因此建議水泥攪拌樁最佳的檢測齡期為28d以后。
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其次由于水泥土無粗骨料，彈性波在水泥土內(nèi)部傳遞時(shí)，介質(zhì)散射引起的衰減較小，而介質(zhì)吸收產(chǎn)生的衰減較大。為了取得良好的檢測效果，應(yīng)盡可能破除樁頂松散層，打磨各測點(diǎn)，并選擇合適的振源，一般尼龍錘具有較好的指向性和穿透力。為減少彈性波的損失，應(yīng)采用如黃油、凡士林一類的膠狀或漿狀物質(zhì)作耦合劑。
最后，選擇合理的波速成為一次成功檢測的關(guān)鍵，反射波測出的實(shí)際有效樁長：
L=tc/2
式中：t-彈性波由樁頂傳至樁底、經(jīng)反射后傳至樁頂?shù)臅r(shí)間（由儀器測定）；
c-彈性波在樁身內(nèi)傳播的波速，m/s。
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因此，波速的選擇直接影響到實(shí)測樁長與缺陷位置判斷的準(zhǔn)確性。波速選擇的越合理，越具代表性，實(shí)測樁長的誤差就越小，反射波法檢測的可靠性就越高。
經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，只要選擇合理，處理得當(dāng)，在滿足一定的條件下，完全可以利用反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身完整性。
2 反射波法檢測水泥攪拌不確定因素與局限性
盡管反射波法檢測水泥攪拌性有著快速、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍有其一定的局限性。
首先，經(jīng)驗(yàn)波速隨著齡期、強(qiáng)度、水泥含量、土樣含水量變化存在著明顯的不確定性，造成經(jīng)驗(yàn)波速范圍波動(dòng)過大，直接造成檢測結(jié)果誤差增大。而為取得有代表性的經(jīng)驗(yàn)波速，在工程樁同期打試樁，既不太可能也不太實(shí)際。所以這還得通過今后不斷的積累和完善，建立起一套完整的經(jīng)驗(yàn)波速與各影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，才能真正使反射波法檢測水泥攪拌樁走向應(yīng)用。
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其次，反射波法應(yīng)用的對象應(yīng)是一彈性的均勻體，而目前落后的施工工藝造成的樁身不均勻性，也制約著反射波法檢測水泥攪拌樁的應(yīng)用。有時(shí)因攪拌不充分造成的水泥層狀、片狀分布將會(huì)令反射波法很難甚至無法分析。
3 反射波法檢測水泥攪拌的檢測步驟
在檢測中使用PIT-V型基樁動(dòng)測儀，該儀器采用的加速度型傳感器，橫向靈敏度低，只有錘擊到一個(gè)有效脈沖時(shí)，傳感器才會(huì)記錄一個(gè)信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場接收計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存。
錘擊力量太大或太小都不產(chǎn)生能被記錄的脈沖。激振產(chǎn)生的波動(dòng)模式單一，只含縱波，可以得到清晰的底部反射。具體的檢測步驟如下：（1）清理整平樁頭；（2）調(diào)試儀器，選擇適當(dāng)參數(shù)；（3）將加速度傳感器垂直安放在樁頭的平整部位；（4）用小棰在樁頭選擇適當(dāng)?shù)哪芰考ふ�；�?）選取較為理想的波形曲線并存儲(chǔ)；（6）將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，對記錄曲線進(jìn)行分析、計(jì)算，并評價(jià)樁身質(zhì)量。
結(jié)束語
總之，應(yīng)用基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測法檢測樁基礎(chǔ)的成樁質(zhì)量簡變、快捷可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量而且復(fù)雜的的工作，是微波電子檢測技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在土建工程實(shí)際應(yīng)用取得良好效果的又一典范。值得在日后工程大力推廣應(yīng)用。同時(shí)，反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身質(zhì)量目前還處于探索、發(fā)展階段。反射波法在一定條件下可以對水泥攪拌樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測，但還需綜合采用其它一些方法如取芯、載荷試驗(yàn)等對樁身進(jìn)行綜合評價(jià)。
