ZK系列测桩仪反射波法探讨与分析

    　成都工程检测研究所

       反射波法由于原理清晰、设备轻便、容易实施，在桩身完整性检测中得到了广泛的应用。但由于判识桩身完整性的过程比较复杂，需要综合多方面的因素进行考虑，包括仪器测试曲线、地质资料、施工情况等，同时还需要一定的经验性，才能得到正确的判断结果。但作为工程检测仪器的研制单位，我们认为一个好的仪器不仅要真实记录桩上的信号，还要能对信号作适当的处理和转换，使缺陷更易于判识，以减少误判。我所 ZK 系列测桩仪包括 ZK-7E 、 ZK-7D 两种仪器，都能应用反射波法进行桩基完整性检测。在 ZK 系列仪器的研制开发过程中，我们进行了多次的试验，采用了以下措施，使缺陷更容易判别：

1 、选用加速度传感器。根据试验，力棒激振适合于检测较深的缺陷，要较好地检测浅部缺陷，应采用小锤轻击，过重容易导致波形畸变，还可能引起谐振。频谱分析表明，小铁锤轻击时信号频率可达 8000HZ12000HZ 。为真实的记录信号， ZK-7E 型仪器选用了加速度传感器，其线性范围达 15000HZ 。

2 、提高耦合效果。传感器的安装是很重要的，是保证信号采集的首要因素，为此我们改变了传感器的安装面，用黄油就能较好的耦合，方便了野外工作。

3 、应用低通滤波。在桩上测的原始信号一般比较复杂，没有丰富的经验，要直接从原始信号判识桩的缺陷比较难，这严重影响了检测的质量。使用低通滤波。信号难以识别的原因之一是各种信号互相混叠。由于反射波法采用敲击激振，直达波基本上是一个呈指数衰减的振荡，其主频和衰减时间与激振方式、桩身混凝土强度等有关。缺陷反射波列与直达波列相似，只是其主频一般要低一些。直达波列往往较长，桩身上部缺陷反射在直达波列背景中不易识别。同样，上部缺陷反射也会影响对下部缺陷的识别，还会影响对桩底反射的识别。经理论分析，适当的低通滤波可以缩短波列，试验证明可将直达波缩短到半个周期至一个半周期，同时不会过度降低波列的主频，也不会掩盖缺陷反射信号。

4 、消除自动漂移。信号难以识别的原因之二是信号的基线畸变，理想的反射波信号其基线应该平直，但实际信号的基线总会有畸变。在将加速度信号积分为速度信号时，容易产生积分漂移，因此我们设计了自动消除漂移的程序，试验结果表明很有效。

       经过我所不懈的努力， ZK 系列仪器性能日趋完善，其中 ZK-7E 在 1993 年通过了省级鉴定， 1994 年获得了国家级新产品称号。现在 ZK 系列仪器用户已经遍布全国各地，下面是通过收集用户资料和我们实地测试，选出的较直观的反射波曲线，包括与美国 PIT 动测仪的测试曲线比较以及工程桩测试结果与现场开挖的比较。（上图均为 ZK 测桩仪曲线，下图为 PIT 测桩仪曲线）

       ZK-7E 动测仪与美国 PIT 动测仪在模型灌注桩上的实测曲线对比。

( 桩长 5.1m ，桩截面 300 × 300 ， 1.2m 处两侧设置了宽 14cm 深 2cm 的槽 , 3.31m 处两侧设置了宽 30cm 高 10cm 的扩径。 )