随着我国桥梁和高层建筑的发展，桩基工程越来越多的作为一种常用的基础形式而被广泛采用，目前国内外一般首选的是应力波反射法(锤击波动法)、声波透射法。其中由于低应变法方法测试快速、简单等特点应用最为广泛。
低应变法现已普遍用于检测混凝土桥桩的桩身完整性，判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置。经过多年的发展，现在已经形成较为成熟的技术经验。其基本原理低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。将桩身假定为一维弹性杆件(桩长>直径)，在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗z变化界面时，将产生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗z变化决定。安装在桩顶上的传感器，将接收到来自桩身各个波阻抗z变化界面处反射上来的信息，经接受放大、滤波和数据处理根据这些信息，可对桩身完整性质量进行分析判断。
低应变检测技术要点分析
01
桩头处理
在现场信号采集工作中，桩头的处理是测试成功的第一关键，但在大多情况下，很多测试人员忽略了这一点。由于施工的原因，往往桩头部分有素混凝土(浮浆)，这层浮浆杂质多，有许多小蜂窝、强度低，对应力波传播衰减很快，使应力波不能沿桩身向下传播，所测得的时域波形不能反映桩的其实情况。有些测试人员忽略了对桩头的处理，直接就在素混凝土(浮浆)上进行测试，结果无论怎么改变传感器以及传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想，往往在测试信号的浅层部位存在较严重的反向脉冲。
桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量，因此务必进行桩头处理，处理后应保证桩头的材质、强度应与桩身相同，桩头的截面尺寸不宜与桩身有明显差异；桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，露出坚硬的混凝土表面；桩顶表面应平整干净且无积水；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。
当桩头与承台或垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，对测试信号会产生影响。因此，测试时桩头应与混凝土承台断开；当桩头侧面与垫层相连时，除非对测试信号没有影响，否则应断开。
对低应变动测而言，判断桩身阻抗相对变化的基准是桩头部位的阻抗。在处理桩头时还应注意不能将桩身劈裂，留下隐性裂缝，桩头的破碎部分应彻底清除，桩头面应成完整的水平面。尤其应将敲击点和传感器安装点部位磨平，如此就可避免检测过程中产生虚假的信号而影响评判结果。多次锤击信号重复性较差时，多与敲击或安装部位不平整有关。
02
传感器的选择与安装
传感器是基桩反射波检测中最基本的重要测试元件之一，它直接与被测桩相连接，将机械振动参量换成电信号，它的性能参数的好坏，直接影响到转换电信号的数据是否真实地反映桩本身的反射信息。传感器与被测桩之间，应刚性接触为一整体，这样的传递特性为最佳，测试的信号也越接近桩体表面的质点运动。传感器的频率响应特性应能满足不同的测试对象、不同测试目的的需要。当检测长桩的桩端反射信息或深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器；当检测短桩或桩的浅部缺陷时，应选择加速度器或宽频带的速度传感器。对实心桩的测试，传感器安装位置宜为距桩心2／3～3／4半径处；对空心桩的测试，锤击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90°夹角，传感器安装位置宜为桩壁厚的1／2处。对于直径在600mm以上的钻孔(人工挖孔)灌注桩，应放置2～3个传感器，有条件时在桩上分别放置高阻尼加速度计及速度传感器，通过对多重信号的对比分析，增加信号分析的准确性。
03
激振锤与锤击点的选择
反射波法测桩时，应准备几种锤头，对长大桩测试一般应当用力棒或大铁球或击振，其重量大、能量大、脉冲宽、频率低、衰减小，适宜于桩底及深部缺陷的检测，桩底及深部缺陷的信号反射较强烈。但由此很容易带来浅层缺陷和微小缺陷的误判和漏判。当根据信号发现浅层部位异常时，建议用小钉锤或钢筋进行击振，因其重量小、能量小、脉冲窄、频率高，可较准确的确定浅层缺陷的程度和位置。
经常有测试人员拿把小锤去测长大桩，并反映很准测到桩底反射。按以上的原理，这样的测法是不正确的。由于小锤重量小、能量小、脉冲窄、频率高、衰减快，因此信号在桩身中传播有可能未到桩底就衰减完或即使传到桩底反射回来的信号也很微弱极难分辨。由此可见，用小锤测长大桩，并想得到桩底反射，大多数情况下是很困难的。另外，敲击质量的高低将直接影响到测试结果的优劣，要由经验丰富的熟练工人来操作。在激振过程中要求落锤尽量垂直，有利于抑制质点的横向振动；激振时尽可能短，并不要连激，防止后继波的干扰；激振能量要适中，频谱成份的主频与桩身的形状、材料的物理性质相适配，以使应力波得到最佳的传播。
低应变检测常用仪器
目前国内使用较广泛的基桩动测仪器有：武汉中岩科技股份有限公司生产的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。
RSM-PRT(N) 基桩低应变检测仪
（主机、低应变加速度传感器及手锤）
低应变反射波法的局限性
1、我们再回过头来看一看一维应力波理论成立或近似成立所需要的条件，桩顶面的敲击点可视为点振源，它将产生一个半球面波，除了纵波外，还有横波和表面波，只有传到一定深度，球面波才能近似看作平面波，一维应力波理论有一个重要的假设——平截面假设，假设力和速度等力学量只是深度和时间的函数。理论上讲，杆的长度L远大于杆的直径d，可将其视为一维杆，实际上，如果L>10d，我们认为可近似作为一维杆件处理；另一方面，考虑到杆的横向惯性效应，应力波在杆中传播时实际上有弥散现象（不同频率分量有不同的相速），可见为使杆中一维应力波理论近似成立，则要求λ>10，即要求入射波脉冲宽度>10d。因此，桩径越大，要求脉冲作用时间越长，越大，则一维应力波理论越容易满足。但是，我们知道，脉冲窄有利于缺陷位置和程度的准确判断，脉冲过宽可能会漏判或误判缺陷，为了解决这一对矛盾，在实测中，对于大直径的桩，建议采用不同的锤进行试验，一个侧重测桩下部和桩底的情况，一个侧重测桩上部的情况。
2、试验表明，锤击点和传感器安装位置对实测曲线有一定的影响，它包括两个方面：一是桩头表面混凝土的不均匀性，二是当缺陷距离桩顶较浅（相对于较大桩径）时。此时应在桩顶面多选择几个点进行试验。
3、计算缺陷深度和计算桩长与实际情况的差别，由于桩是非均质材料，桩身各处的弹性波速不尽相同，设定的弹性波速与实际的平均弹性波速会有出入，一般计算缺陷深度（桩长）与实际缺陷深度（桩长）相差百分之几，个别的相差百分之十几。当然还与测试系统和试验人员的素质有关。
4、由于低应变试验不能定量计算桩底沉渣厚度，对于端承桩的嵌岩效果只能作定性判断。另外，因嵌岩面有时出现较强的负向（嵌岩侧摩阻力）反射波，会严重影响桩底反射波和桩底沉渣反射波的分析判断。
5、当桩中有多个缺陷时，应力波在桩中产生多次反射和透射，分析起来比较复杂且不准确，第二、三缺陷的判断会有较大误差。一般不要判断第三个缺陷。
6、对于桩身存在裂缝特别是纵向裂缝等情况，是否为合格桩的判定问题上，低应变动力试验结果可能与静载试验结果会有较大的差别。
7、人工挖孔扩底桩，底部离析与截面积增大会抵消，导致测试信号反映不了真实情况。对于夯扩桩、人工挖孔扩底桩、钻（冲）孔扩底桩、沉管灌注复打桩等，应考虑桩的截面变化对测试结果的影响，综合分析信号曲线，确定被检测桩的类别。必要时，可采用信号拟合分析技术辅助判断。
8、一般来说，应力波反射波法适用于检测预制桩和混凝土灌注桩，但不适用于水泥搅拌桩、碎石桩、石灰桩等柔性、半柔性桩。被检测桩的长度不宜大于50m，被检测桩的长径比不宜小于10。当被检测桩与垫层浇在一起时，不宜进行检测。
9、出现下列情况之一时，桩身结构完整性评价应结合其他检测方法进行：
（1）实测波形复杂，无规律，无法对其进行准确评价；
（2）对于混凝土预制桩和预应力管桩，缺陷明显且缺陷位置在接桩位置处；
（3）桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩；
（4）根据施工记录桩长计算所得的桩身波速值明显偏低，且又缺乏可靠资料验证。
由于各地地质条件复杂，施工桩型较多，成桩质量千差万别，反射波法未必能对每根检测桩给出检测结果，因此，对于信号虽无异常反射，但并未测得桩底反射；实测波形无规律，无法用波动理论进行分析；由施工记录给出的桩长计算所得的桩身波速值明显偏高或偏低，且又缺乏可靠资料验证，无法准确获得桩身质量的全部信息，不应勉强提供被检测桩的桩身结构完整性资料。
低应变反射波法的评价
1、利用反射波法可判断局部截面波阻抗变化产生的不连续性缺陷。
2、反射波法完整性检测不能给出桩的承载力和桩尖段处的土体情况。
3、桩较长、局部扩径或存在严重不连续裂缝时，将很难测到桩底的反射。由于在扩径处透射波大为减弱，因此鼓肚以下缺陷很难测到。桩底处扩头对信号曲线有明显影响。
4、锤的重量、锤头材料与几何尺寸和桩头处理质量对实测曲线会产生明显影响。
5、在反射波法分析中，输入波的指向因素、声波衰减情况和表面波都会对结果产生影响，应注意解决。
6、桩内应力波服从一维波动传播理论，因此分析不仅依赖于试验测试水平，还依赖于操作者按波动方程分析所作的分析判断能力。
7、应结合合适的地质资料来分析完整性试验结果和修改有关土参数。
