7.2.1 反射波法
1.基本原理
反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此判断桩身的完整性。
通常，桩被假定为一维弹性杆件，由压缩波传播理论可推得不连续面两侧的波阻抗比为
式中 vp1，vp2——不连续面上、下段的弹性波波速；
ρ1，ρ2——不连续面上、下段的质量密度；
A1，A2——不连续面上、下段的杆件截面积；
E1，E2——不连续面上、下段的弹性模量；
——不连续面上、下段的质量。
因此，vp1ρ1及vp2ρ2为上、下段的阻抗。当a=1时，弹性杆连续，无突变。然后，截面A变化（缩、扩颈），或者质量密度ρ变化（孔隙、夹泥等），或者弹性波传播速度vp变化（疏松与硬化），都会使a不为1，形成不连续面，产生反射，如表7.2。
表7.2 波阻抗比a变化情况表
其次，由弹性杆件振动理论，可以得到
2fnL=vp（两端自由）
4fnL=vp（一端固定）
式中 L——桩长；
fn——桩的固有频率。
当桩的持力层是土层时，可视作二端自由的弹性杆件，只有当桩与新鲜基岩（或微风化）良好固结时，才可视作一端固定。
2.测试设备
反射波检测系统主要由传感器、信号采集及处理器构成测桩仪设备，弹性波激发设备由各类力锤组成，传感器可选用宽频带的速度型或加速度型传感器。
3.现场布置与测试
（1）对于灌注桩，混凝土应达到养护龄期，测试时须将上部的浮浆及松散碎屑清理干净。
（2）桩头不平整时，应予整平，其面积至少应可放置一个传感器。
（3）检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。
（4）激振点宜选择在桩头中心部位。传感器与桩头应采用石膏、橡皮泥或电磁铁紧密连接，避免用手在桩头上按压传感器，导致各种干扰。对于大直径的桩可设置两个或两个以上的传感器。
（5）根据桩位图及预定的百分比确定被测桩号及位置，并加以标识。检测混凝土灌注桩桩身完整性时，抽测数不得少于该批桩总数的20%，且不少于10根；对混凝土预制桩，抽测数不小于10%，且不少于5根。抽测不合格数超过抽测数的30%时，应加倍抽测。被测粧的确定可按随机方法，或参考施工记录，抽测有疑问的桩；或按桩的作用抽取如角桩边桩等.也可几种方法结合起来确定。
（6）每一根被检测的桩均应进行两次以上重复测试，重复测试的波形应与原波形具有相似性。出现异常波形应在现场研究，排除影响测试的不良因素后再复测。每根桩检测的波形记录不少于3条，以备分析。
4.检测资料的分析整理
（1）分析资料前，必须收集到下列资料：工程地质勘查报告、桩的设计资料非正常桩的施工记录、桩身混凝土标号检测报告、压桩试验报告等。
（2）按式即可得
式中 tr——桩的固有周期，也即桩底反射波到达时间（s）；
L——桩身全长（m）；
vp——桩身混凝土波速。
如反射波由不连续面（缺陷）反射时，则可转换成
式中 L′——缺陷的深度（m）；
t
——缺陷反射波到达时间（s）；
vpm——同一工地内多根合格桩桩身的平均值。
根据相应的混凝土波速vp，即可得到桩底反射波到达时间。混凝土标号越高，vp越大。由于混凝土的骨料、水泥类型不同，相同标号的混凝土波速、有一定离散性。
因此，波速与标号之间只是参考关系，如表7.3。
表7.3 混凝土标号与压缩波波速近似关系
（3）如波形中有桩底反射波出现，说明该桩未断；如桩底反射波之前无其他反射波出现，说明该桩为完整桩。
（4）如在桩底反射波之前，尚有其他反射波出现，说明桩身存在不连续面。该反射波出现越早，说明不连续面越近桩头。其深度可以求得。每一个反射反映一个不连续面。如几个反射波的时间间隔相等，即为一个面的多次反射。
（5）对不连续面必须加以鉴别。如反射波与激发波同相位，即为缺陷（如缩颈空洞等）；如反向，则为扩颈。判断是否缺陷应结合工程地质资料及施工记录综合分析。
（6）如反射波出现较早，又无桩底反射，则断桩的概率极高。为避免误判，可横向激振，如出现低频振动，即为断桩。
（7）对于钻孔灌注桩，考虑到桩身与承台连接，桩头常有钢筋露出，这对实测波形有一定影响，严重时可影响反射信息的识别。这是因为在桩头激振时，钢筋所产生的回声极易被检波器接收，之后又与反射信息叠加在一起。克服这一因素影响的方法是，将检波器用细砂或粒土屏蔽起来，使检波器收不到声波信息。