低应变动力试桩法主要用于桩的完整性检测，根据激振方式的不同，又可分为反射波法（小锤敲击法）、机械阻抗法、水电效应法和共振法等数种。目前研究和应用的比较多的低应变动测方法主要是反射波法。

本方法对桩身缺陷程度只作定性判断。对于桩身不同类型的缺陷，反射波测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信息，缺陷性质往往较难区分。

 

l 基本原理：

反射波法是建立在一维波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆，在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，波阻抗将发生变化，产生反射波，通过安装在桩顶的传感器接收反射信号，对接收的反射信号进行放大、滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系，通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。

 

l 适用范围

1、低应变适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。只能定性判定，不能定量

2、低应变法是通过一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性，这种方法也称之为反射波法（或瞬态时域分析法）

3、低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型，因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比不宜小于10，设计桩身横截面宜基本规则。另外，一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立，所以，对于薄壁钢管桩、大直径现浇薄壁混凝土管桩和类似于H型钢桩的异型桩，若激励响应在桩顶面接收时，低应变方法不适用 。

 

 

l 仪器要求：

检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定。具有连续采集、快速自动存贮、显示实测信号和处理分析信号的功能

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106）对仪器设备的要求如下：

（1）检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定；

（2）瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应为电磁式稳态激振器，其激振力可调，扫频范围为10Hz～2000Hz。

《公路工程基桩检测技术规程》（JTG/T F81-01）对仪器设备的要求如下：

（1）检测系统应包括激振设备、传感器、信号采集及处理器和专用附件。

（2）检测仪器的主要技术性能指标不应低于《基桩动测仪》（JG/T 3055）中规定的2级标准要求，具有连续采集、快速自动存贮、显示实测信号和处理分析信号的功能。

（3）检测仪器信号采集系统应符合下列规定。

① 数据采集和处理器模/数(A/D)转换器的位数不低于16bit。

② 采样间隔宜为10µs～50µs。

③ 单通道采样点不少于1024点。

④ 放大器增益宜大于60dB，可调、线性度良好，其频响范围应满足10Hz～5kHz。

（4）激振设备应包括能激发窄脉冲和宽脉冲不同材质的力棒、力锤和锤垫。

（5）传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速度传感器，其频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频率范围。

 

l 仪器设备：

仪器设备一般由检测仪器、传感器和激振设备三大部分构成，配置反射波法信号分析处理软件。

目前国内使用较广泛的基桩动测仪器有：武汉中岩科技有限公司生产的RSM系列基桩动测仪、美国的PIT等。基桩动测仪在野外较恶劣环境条件下使用，因此选择仪器既要考虑仪器的动态性能满足测试要求、测试软件对实测信号的再处理功能，也要综合考虑仪器的可靠性、维修性、安全性和经济性等。

 

l 性能特点：

1、独创24位瞬时浮点放大A/D，动态范围大，兼顾微信号与强信号的采集

2、低频与高频信号协调；模拟数字混合滤波

3、压电式加速度传感器、速度传感器兼容

4、应变电桥初始不平衡量瞬时自动无级调平衡，降低应变环初始变形对信号采集的影响

5、桩浅部缺陷三维模型校正，缺陷定位准确

6、锂电池可拆卸，支持座充

7、内置蓝牙、WIFI，具有实时监控无线上传的功能

 

l 现场检测：

1. 现场调查及资料收集

2. 抽检数量、桩位选择及检测开始时间

3. 桩头处理

 

4. 传感器的安装

实心桩：传感器安装点宜在距桩中心2/3半径处

空心桩：激振点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90°，传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处

根据桩径大小，桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点

 

5. 激振点及锤击振源

现场测试时，最好多准备几种锤头、锤垫，根据实际情况进行选用。

激振点的位置:

实心桩：激振点位置应选择在桩中心

空心桩：激振点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90°，激振点位置宜为桩壁厚的1/2处

激振的要求

激振方向垂直于桩面，激振点平整，激振干脆，形成单扰动

激振点应远离钢筋笼的主筋

激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和软硬适宜的锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号

 

6. 仪器参数设置

规范对仪器参数设置的要求

Ø 时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz

Ø 桩长设定为桩顶测点至桩底的施工桩长

Ø 设定桩身截面积应为施工截面积

Ø 桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定

Ø 采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点

Ø 传感器的设定值应按计量检定或校准结果设定

 

7. 信号采集与判断

 

8. 影响信号质量的因素

1）桩头处理

2）激振能量大小的影响

3）传感器的影响

4）耦合剂的影响

5）应力波在传播过程中的衰减

6）桩周土层对测试信号的影响

7）桩底土层对测试信号的影响

 

9. 现场注意事项

（1）检测时如发生仪器、传感器损坏时，应立即更换仪器、传感器，并重新进行检测；

（2）如现场检测环境受到温湿度、电压波动、电磁干扰和振动冲击等外界因素影响而不能满足仪器使用要求时，应及时终止检测；针对干扰源采取有效防护措施，直至满足检测工作的要求；

（3）现场检测时，如发现测试数据异常，应分析原因，看是否误操作、仪器设备有无故障、现场是否具备检测条件、参数设置是否正确等。排除引起测试数据异常的原因后重新检测；

（4）检测时应注意现场安全，确保检测工作顺利进行。

l 市场运用