一、概述

低应变检测（Low Strain Integrity Testing）是一种通过低能量瞬态激振（如手锤敲击）结合应力波传播理论，评估桩基完整性的无损检测方法。其核心目标是快速识别桩身缺陷（如断桩、缩颈、离析、裂缝等），确保桩基施工质量符合设计要求。
检测特点：

· 非破坏性：无需破坏桩体，适用于工程验收与施工过程监控；

· 高效便捷：单桩检测仅需数分钟，适合大批量快速筛查；

· 经济性：成本仅为高应变检测的1/5-1/10，静载试验的1/20。

与高应变检测的区别：

二、检测标准与规范

1. 国内标准

· 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）：

o 规定低应变法适用范围（桩径≤2 m、桩长≤30 m）、信号采集要求（采样频率≥10 kHz）；

o 桩身完整性分类标准（Ⅰ类：完整；Ⅱ类：轻微缺陷；Ⅲ类：严重缺陷；Ⅳ类：断桩）。

· 《基桩动测仪》（JG/T 518-2017）：明确设备技术参数（频响范围≥2 kHz，分辨率≤0.1%）。

2. 国际标准

· ASTM D5882-16：基桩低应变完整性检测标准方法；

· ISO 22477-3:2018：岩土工程无损检测国际规范。

3. 关键指标要求：

· 信号质量：有效信号长度≥2L/c（L为桩长，c为波速）；

· 缺陷判定：缺陷位置误差≤±0.5 m；

· 完整性分类：Ⅰ/Ⅱ类桩可验收，Ⅲ/Ⅳ类桩需处理或报废。

三、检测设备与技术

1. 核心设备

· 低应变检测仪：

o 功能：采集应力波信号，分析反射波传播特性；

o 技术参数：采样频率≥20 kHz，动态范围≥12 bit；

o 代表型号：美国PDI公司PAL、国产RSM-PRT系列。

· 加速度计/速度传感器：

o 安装方式：磁吸或耦合剂粘贴于桩顶；

o 灵敏度：≥50 mV/g（加速度计）或≥30 V/m/s（速度传感器）。

· 激振工具：

o 手锤：尼龙头（低频）、钢头（高频），质量0.5-2 kg；

o 力棒：适用于大直径桩（桩径≥1 m）。

2. 辅助设备

· 信号处理软件：如PDI的PAK、武汉中岩科技的分析软件；

· 桩身波速标定装置：通过已知桩长标定混凝土波速（3500-4500 m/s）。

四、检测流程

1. 前期准备

· 桩头处理：

o 清除桩顶浮浆、松散层，磨平至坚实混凝土面；

o 桩径＞600 mm时，需对称布置2-3个测点。

· 传感器安装：

o 传感器置于桩顶中心或距边缘1/4桩径处；

o 使用耦合剂（凡士林、黄油）确保信号传递。

2. 激振与数据采集

· 激振方式：

o 手锤垂直敲击桩顶，激振频率根据桩长调整（长桩用低频，短桩用高频）；

o 激振次数：每测点至少3次有效敲击，信号一致性≥90%。

· 信号采集：

o 设置参数：采样长度≥2L/c，滤波范围100 Hz-5 kHz；

o 检查信号：避免二次反射、振荡波等干扰。

3. 数据分析

· 波形判读：

o 完整桩：首波清晰，无缺陷反射（仅桩底反射）；

o 缩颈桩：正向反射波（阻抗减小）；

o 扩径/离析桩：负向反射波（阻抗增大）。

· 波速计算：
c=Δt2L​(Δt为桩底反射时间)

· 缺陷定位：
x=2c⋅t​(t为缺陷反射时间)

4. 报告输出：

· 包含原始波形图、缺陷位置、完整性分类及处理建议；

· 示例结论：“桩身5.2 m处存在缩颈（Ⅱ类桩），建议钻孔取芯验证”。

五、费用与周期

1. 费用构成

· 设备成本：

o 低应变检测仪：5-20万元（国产-进口）；

o 传感器/手锤：0.5-1万元/套。

· 单桩检测费用：

o 常规桩（桩长≤20 m）：200-500元/根；

o 大直径桩（桩径≥1 m）：500-1000元/根；

o 批量检测（≥50根）：单价可降至100-300元/根。

2. 检测周期：

· 单桩测试：现场操作5-10分钟/根；

· 数据分析：即时分析（现场软件）或1-2小时/批次；

· 项目周期：100根桩可在1-2天内完成检测并出具报告。

六、实际应用

1. 房建工程桩基验收

· 案例：某住宅小区灌注桩检测中，低应变法发现3根桩在8-10 m处存在明显缩颈（Ⅲ类桩）。经钻孔取芯验证后，采用高压注浆加固，复检合格率100%。

· 技术亮点：结合波速异常（波速＜3200 m/s）判定混凝土离析。

2. 桥梁桩基施工监控

· 案例：跨河桥梁桩基施工过程中，低应变法实时监测发现桩身2 m处出现早期裂缝（Ⅱ类桩）。调整混凝土浇筑工艺后，后续桩基均为Ⅰ类桩。

· 经济性：避免因缺陷积累导致的后期返工，节省成本约50万元。

3. 地铁盾构区桩基检测

· 案例：地铁隧道上方既有桩基低应变检测，快速筛查出2根断桩（Ⅳ类桩）。采用微型桩加固，确保盾构施工安全。

技术难点：复杂环境信号干扰抑制（通过带通滤波优化波形）。