【正文】 明顯反彈時，x以上樁段側(cè)阻提前卸載造成ΔR被低估，β計算值被放大，不安全，因此公式()不適用。此種情況多在長樁存在深部缺陷時出現(xiàn)。3 ，還應(yīng)結(jié)合實測信號特性、缺陷位置和范圍、樁型、場地工程地質(zhì)情況、施工工藝、施工記錄、檢測經(jīng)驗等綜合判定。 采用實測曲線擬合法分析樁身擴頸、樁身截面漸變或多變的情況時應(yīng)注意合理選擇土參數(shù)。 高應(yīng)變法錘擊的荷載上升時間通常在1ms～3ms范圍，在樁身最上部區(qū)段存在“盲區(qū)”，沖擊力的持續(xù)時間越長，“盲區(qū)”越長，缺陷位置離傳感器安裝面的距離過小時不能用β法判定。對樁身淺部缺陷，只能根據(jù)力和速度信號的比例失調(diào)程度來估計淺部缺陷程度，不能定量給出缺陷的具體部位，尤其是錘擊力信號上升非常緩慢時大量耦合有土阻力影響的情況。對淺部缺陷樁，宜用低應(yīng)變法檢測并進行缺陷定位。 樁身錘擊拉應(yīng)力是混凝土預(yù)制樁施打抗裂控制的重要指標(biāo)。在深厚軟土地區(qū)，打樁初始側(cè)阻和端阻雖小，但樁很長，樁錘能正常爆發(fā)起跳，樁底反射回來的上行拉力波的頭部（拉應(yīng)力幅值最大）與下行傳播的錘擊壓力波尾部疊加，在樁身某一部位產(chǎn)生凈拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，引起樁身拉裂。開裂部位經(jīng)常發(fā)生在樁的中上部，且樁愈長或錘擊力持續(xù)時間愈短，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)部位就愈往下移。當(dāng)樁進入硬土層后，隨著打樁阻力的增加拉應(yīng)力逐步減小，樁身壓應(yīng)力逐步增加，如果樁在易打情況下已出現(xiàn)拉應(yīng)力水平裂縫，漸強的壓應(yīng)力在已有裂縫處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使裂縫處混凝土逐漸破碎并最終導(dǎo)致樁身斷裂。入射壓力波遇樁身截面阻抗增大時，會引起小阻抗樁身壓應(yīng)力放大，破壞形態(tài)常為樁身縱向裂縫。有時，打樁過程中樁端碰上硬層（基巖、孤石、漂石等）表現(xiàn)出的突然貫入度驟減或拒錘，繼續(xù)施打會造成樁身壓應(yīng)力過大而破壞。此時，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在接近樁端的部位。 8 低應(yīng)變法 一般規(guī)定 本規(guī)程中的低應(yīng)變法只適用于檢測樁身完整性，判定樁身缺陷的位置和程度。 目前，國內(nèi)多數(shù)檢測機構(gòu)采用的低應(yīng)變法均為反射波法(或瞬態(tài)時域分析法),反射波法以一維線彈性桿件為模型，波傳播時滿足一維桿平截面假設(shè)。因此瞬態(tài)激振脈沖有效高頻分量的波長與桿的橫向尺寸之比均宜大于5，樁身截面宜規(guī)則。水泥土樁、CFG樁等樁身阻抗與樁周土的阻抗差異小，應(yīng)力波在這類樁中傳播時能量衰減快，因此，反射波法不適用于水泥土樁、CFG樁等樁的檢測。還有，反射波法很難分析評價高壓灌漿的補強效果，經(jīng)過高壓灌漿補強加固的樁，不宜采用本方法檢測。 本方法對樁身缺陷程度只作定性判定。由于樁的尺寸效應(yīng)、測試系統(tǒng)的幅頻及相頻響應(yīng)、高頻波的彌散、濾波等造成的實測波形畸變，以及樁側(cè)土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，盡管利用實測曲線擬合法分析能給出定量的結(jié)果，但還不能達到精確定量的程度。 對于樁身不同類型的缺陷，反射波測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如，混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部松散、夾泥、空洞等，只憑測試信號很難區(qū)分。因此，對缺陷類型進行判定，應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯法、超聲法等判定。 由于受樁周土約束作用、樁身材料阻尼作用和樁身截面阻抗變化等，應(yīng)力波在樁身中傳播過程中，其能量在逐漸衰減。若樁過長或樁身截面阻抗多變或變幅較大，應(yīng)力波尚未反射回樁頂甚至尚未傳到樁底，其能量已完全衰減，致使儀器接收不到樁底反射信號，無法判定整根樁的樁身完整性。有效檢測樁長還受樁土剛度比大小的制約，工程地質(zhì)條件不同，施工工藝不同，有效檢測樁長也不同。應(yīng)通過現(xiàn)場試驗，依據(jù)能否識別樁底反射波來確定有效檢測樁長范圍。 對于實際樁長大于最大有效檢測深度的長樁、超長樁檢測，盡管測不到樁底反射信號，但若有效檢測長度范圍內(nèi)存在缺陷，則實測信號中必有缺陷反射信號。因此，低應(yīng)變法仍可用于查明有效檢測長度范圍內(nèi)是否存在缺陷。 儀器設(shè)備 檢測儀器中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的A/D轉(zhuǎn)換器有兩個重要的指標(biāo)：一是采樣頻率（采樣頻率是采樣時間間隔的倒數(shù)），二是轉(zhuǎn)換精度。采樣頻率的選擇應(yīng)能將樁底反射波完整地記錄下來。A/D轉(zhuǎn)換器精度用二進制轉(zhuǎn)換位數(shù)來衡量，目前均不低于12位，甚至有16位再加8位浮點放大，可達24位。 低應(yīng)變法檢測采用的傳感器主要是壓電式加速度傳感器（國內(nèi)多數(shù)廠家生產(chǎn)的儀器尚能兼容電磁式速度傳感器），根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點和動態(tài)性能，當(dāng)壓電式傳感器的可用上限頻率在其安裝諧振頻率的1/5以下時，可保證較高的沖擊測量精度，且在此范圍內(nèi)，相位誤差幾乎可以忽略。所以應(yīng)盡量選用自振頻率較高的加速度傳感器。 對于樁頂瞬態(tài)響應(yīng)測量，習(xí)慣上是將加速度傳感器的實測信號積分成速度曲線，并據(jù)此進行分析。實踐表明：除采用小錘硬碰硬敲擊外，速度信號中的有效高頻成分一般在2000Hz以內(nèi)。但這并不等于說，加速度傳感器的頻響線性段達到2000Hz就足夠了。這是因為，原始加速度信號比積分后的速度曲線中要包含更多和更尖的毛刺，高頻尖峰毛刺的寬窄和多寡決定了它們在頻譜上占據(jù)的頻帶寬窄和能量大小。事實上，對加速度信號的積分相當(dāng)于低通濾波，這種濾波作用對尖峰毛刺特別明顯。當(dāng)加速度傳感器的頻響線性段較窄時，就會造成信號失真。所以，在177。10%幅頻誤差內(nèi)，加速度傳感器幅頻線性段的高限不宜小于5000Hz，同時也應(yīng)避免，在樁頂表面凹凸不平時，不加錘墊用硬質(zhì)材料錘直接敲擊。 高阻尼電磁式速度傳感器固有頻率接近10～20Hz之間時，幅頻線性范圍（誤差177。10%時）約在20~1000Hz內(nèi)，若要拓寬使用頻帶，理論上可通過提高阻尼比來實現(xiàn)。但從傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作以及可用性看卻又難以做到。因此，若要提高高頻測量上限，必須提高固有頻率，勢必造成低頻段幅頻特性惡化，反之亦然。同時，速度傳感器在接近固有頻率時使用，還存在因相位越遷引起的相頻非線性問題。此外由于速度傳感器的體積和質(zhì)量均較大，其二階安裝諧振頻率很大程度上受安裝條件影響，安裝不良時會大幅下降并產(chǎn)生自身振蕩，雖然可通過低通濾波將自振信號濾除，但在安裝諧振頻率附近的有用信息也將隨之濾除。所以，反射波法中高頻窄脈沖沖擊響應(yīng)測量不宜使用速度傳感器。 瞬態(tài)激振操作應(yīng)通過現(xiàn)場試驗選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，以獲得低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。除大直徑樁外，沖擊脈沖中的有效高頻分量可選擇不超過2000Hz（鐘形力脈沖寬度為1ms，對應(yīng)的高頻截止分量約為2000Hz）。目前激振設(shè)備普遍使用的是手錘、力棒，其錘頭或錘墊多數(shù)選用工程塑料、高強尼龍、鋁、銅、鐵、橡皮墊等材料，錘的質(zhì)量為幾百克至幾十千克不等。 檢測工作 要采集到高質(zhì)量的信號，樁頂處理也是重要的環(huán)節(jié)。在傳感器安裝處的混凝土不得松動，以避免激振時傳感器本身產(chǎn)生振蕩、晃動、滑移。傳感器安裝點和激振點盡可能是光滑的平面，這樣傳感器與樁之間耦合就較為緊密，傳感器的安裝諧振頻率較高。 檢測時，樁頂外露的主筋可向外壓彎，以不妨礙手錘正常敲擊為宜。當(dāng)受檢樁的樁側(cè)與基礎(chǔ)的混凝土墊層澆筑成一體時，墊層對測試信號的影響主要與墊層的厚度、強度以及與樁側(cè)結(jié)合的緊密程度有關(guān)?？赏ㄟ^對比試驗確定墊層對測試信號的影響程度，決定是否進行處理。 若傳感器安裝在鋼筋籠的主筋附近，激振時鋼筋振動將產(chǎn)生干擾信號；耦合劑太厚，粘接強度較低，傳感器的安裝諧振頻率低；試驗證明手扶方式安裝傳感器，其安裝諧振頻率為500~800Hz，明顯低于采用粘接安裝方式。在檢測敲擊時，因尺寸效應(yīng)，在樁頂部位將出現(xiàn)與樁的橫向振型相對應(yīng)的高頻干擾。當(dāng)錘擊脈沖變窄或樁徑增加時，這種由三維尺寸效應(yīng)引起的干擾加劇。傳感器安裝點與激振點距離和位置不同，所受干擾的程度各異。理論研究表明，按圖2 所示，即實心樁安裝點在距樁中心約2/3半徑時、空心樁安裝點與激振點平面夾角等于或略大于90176。時，所受干擾相對較小。另應(yīng)注意，加大安裝與激振兩點距離或平面夾角將增大激振點與安裝點響應(yīng)信號時間差，造成樁身波速或缺陷定位誤差加大。激振點與傳感器安裝點距離太近時，入射波后面往往緊跟著一個負向脈沖，影響淺部缺陷的分析判斷?？招臉秾嵭臉秱鞲衅靼惭b點激振錘擊點 圖2 激振點、傳感器安裝點位置示意圖 通過改變錘的質(zhì)量、材質(zhì)及錘墊，~。沖擊入射波脈沖較寬時，低頻分量大，應(yīng)力波衰減較慢；沖擊入射波脈沖較窄時，高頻成分較多，應(yīng)力波衰減較快。因此，若要獲得長樁的樁底反射信息或判斷深部缺陷，沖擊入射波脈沖應(yīng)寬一些；當(dāng)檢測短樁或樁的淺部缺陷時，沖擊入射波脈沖應(yīng)窄一些。自由落體激振，可使能量集中，應(yīng)力波規(guī)整。要求激振方向應(yīng)沿樁軸線方向的目的是為了有效減少敲擊時的水平分量。 從時域波形中找到樁底反射位置，僅僅是確定了樁底反射的時間，根據(jù)tr =2L/c，只有已知樁長L才能計算波速c，或已知波速c計算樁長L。因此，樁長參數(shù)應(yīng)以實際記錄的施工樁長為依據(jù)，按測點至樁底的距離設(shè)定。測試前樁身波速可根據(jù)同類樁型的測試經(jīng)驗值初步設(shè)定，實際分析過程中應(yīng)重新設(shè)定為由樁長計算的波速。 對于時域信號，采樣頻率越高，則采集的數(shù)字信號越接近模擬信號，越有利于缺陷位置的準確判斷。應(yīng)在保證測得完整信號，即時段2L/c +5ms和有1024個采樣點）的前提下，選用較高的采樣頻率或較小的采樣時間間隔。但是，若要兼顧頻域分辨率，則應(yīng)按采樣定理適當(dāng)降低采樣頻率或增加采樣點數(shù)。 樁徑增大時，樁截面各部位的運動不均勻性也會增加，樁淺部的阻抗變化往往表現(xiàn)出明顯的方向性。故應(yīng)增加檢測點數(shù)量，使檢測結(jié)果能全面反映樁身結(jié)構(gòu)完整性情況。疊加平均處理是提高實測信號的信噪比的有效手段。 對于同一根樁不同檢測點及多次的實測時域信號差別較大時，應(yīng)綜合受檢樁的樁型特點、施工工藝和工程地質(zhì)情況等，增加布置檢測點進一步推斷，亦可采取其他方法驗證檢測。 根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)實測信號與該類型完整樁信號特征差異較大時，應(yīng)增加檢測點數(shù)量，或變換激振點及檢測點位置。 檢測結(jié)果 可采用低通濾波的方式對接收信號進行處理，減小噪聲信號對測試效果的影響。指數(shù)放大是提高樁中、下部和樁底信號識別能力的有效手段，指數(shù)放大倍數(shù)以2~20倍、能識別樁底反射信號為宜，過大的放大倍數(shù)會將干擾信號也放大，可能會使測試信號尾部明顯不歸零，影響樁身完整性的分析判斷。 完整樁信號有效信息成分應(yīng)包括：激振信號、土阻力反射波、樁底反射波以及正常的樁身波速（如圖3）。對于中、小直徑樁，已知樁長，按速度波第一峰與樁底反射波峰間的時間差確定樁身波速。對于大直徑樁，由于激振點和傳感器安裝點間的距離引起時間的滯后，按速度波第一峰與樁底反射波峰間的時間差確定的樁身波速比實際的高。在檢測現(xiàn)場通過對已知樁長的若干根完整樁的測試計算出每根樁的樁身波速，取平均值后可得到該場地的樁身波速平均值。 tr=2L/ct（ms）V（mm/s）雖然波速與混凝土強度二者并不呈嚴格的函數(shù)關(guān)系，但考慮到二者整體趨勢上呈正相關(guān)關(guān)系，且強度等級是現(xiàn)場最易得到的參考數(shù)據(jù)，故對于超長樁或無法明確找出樁底反射信號的樁，可根據(jù)經(jīng)驗并結(jié)合混凝土強度等級，綜合確定波速平均值，或利用成樁工藝、樁型相同且樁長相對較短并能夠找出樁底反射信號的樁確定的波速，作為波速平均值，表2選取不同混凝土強度等級的應(yīng)力波波速經(jīng)驗值可供參考。圖3 完整樁典型時域信號特征 V（mm/s）5Δff（Hz）300060090012001500圖4 完整樁典型速度幅頻信號特征表2　不同混凝土強度等級的應(yīng)力波波速參考值混凝土強度等級應(yīng)力波波速經(jīng)驗值范圍（m/s) CC2C303200～3800C3C403600～3900C453800～4100C50及以上3900～4400 因為設(shè)定波速有誤差，本公式計算的樁身缺陷位置是有誤差的。波速帶來的缺陷位置誤差為Δx = x Δc/c（Δc/c為波速相對誤差），如波速相對誤差為5%，缺陷位置為10m時，；缺陷位置為20m時，影響較大。其次采用頻域分析計算缺陷位置時，由于和采樣周期及采樣點數(shù)相關(guān)的頻域分辨率有限，會使缺陷位置的計算精度降低，頻域分析法計算缺陷位置僅作參考。對瞬態(tài)激振還存在另一種誤差，即錘擊后應(yīng)力波主要以縱波形式直接沿樁身向下傳播，同時在樁頂又主要以直達縱波、橫波和表面波的形式沿徑向傳播。因錘擊點與傳感器安裝點有一定的距離，接收點測到的直達峰總比錘擊點處滯后，特別對大直徑樁或直徑較大的管樁，這種從錘擊點起由近及遠的時間線性滯后將V（mm/s）trx=2x/ctr=2L/ct（ms）明顯增加。而波從缺陷或樁底以一維平面應(yīng)力波反射回樁頂時，引起的樁頂面徑向各點的質(zhì)點運動卻在同一時刻都是相同的，即不存在由近及遠的時間滯后問題。嚴格地講，按直達波峰樁底反射峰確定的波速將比實際的高，若按“正確”的樁身波速確定缺陷位置將比實際的淺。另外樁身截面阻抗在縱向較長一段范圍內(nèi)變化較大時，將引起波的繞行距離增加，使“真實的一維桿波速”降低?；谝陨蟽煞N原因，按照目前的錘擊方式測樁，不可能精確地測到樁的“一維桿縱波波速”。 圖5 缺陷樁典型時域信號特征V（mm/s）3Δf39。4Δf 030060090012001500f（Hz）圖6 缺陷樁典型速度幅頻信號特征 判定樁身完整性類別首先是判斷有沒有缺陷反射波，其次是分析缺陷程度。 完整樁的分析判定，從時域信號或頻域曲線特征表現(xiàn)的信息判定相對來說較簡單直觀。而分析缺陷樁信號要復(fù)雜些，實測信號既包含施工形成的缺陷產(chǎn)生的反射波，也包含因設(shè)計樁身構(gòu)造或成樁工藝本身局限導(dǎo)致的不連續(xù)截面產(chǎn)生的反射波，例如預(yù)制樁的接縫、灌注樁的逐漸擴徑再縮回原樁徑的漸變截面、地層硬夾層影響，再如，采用部分擠土方式沉樁的開口預(yù)應(yīng)力管樁，樁孔內(nèi)土塞的影響等。因此，在分析測試