在采用基桩的基础结构形式中，大量的基桩为嵌岩桩，特别是在高速公路的桥梁基础中，嵌岩桩更是被大量使用。对于机械成孔水下浇灌的嵌岩桩，其基桩的质量控制除了桩本身的混凝土浇筑质量外，另一个重要的因素是桩端嵌岩质量的好坏。嵌岩质量一方面由嵌岩深度控制，另一方面就是桩端沉渣的厚度，桩端沉渣的厚度除了影响基桩的承载力外，更大程度上是对基础的沉降产生影响。曾有在设计单桩极限承载力为10000kN的静载试验中，当荷载达到7000kN时桩的沉降达到130mm，然后沉降速率变小，从7000kN加到10000kN时沉降只增加了3mm。因此如何检测桩端沉渣对嵌岩桩的质量控制至关重要。传统的沉渣检测方法是在成孔时使用测绳测量，这种方法误差大且不能确定成桩后的最终结果。最直接的办法就是成桩后钻孔取芯，但这种方法耗时长，费用大，不可能每根桩都采用。利用低应变检测信号在桩端处反射特征可以定性地判断桩端沉渣情况。
基桩低应变检测的判断均基于应力波在一维杆中的传播机理(如图l所示)，即在不同介质的界面处有：
式中：σR、σI，、vR、vI，分别为反射应力、入射应力、反射速度、入射速度。 n式为波阻抗之比。
从式(1)中可以看到：当n>1时(即应力波从较“硬”的材料传到较“软”的材料时)，反射速度与入射速度同向；当n<l时(即应力波从较“软”的材料传到较“硬”的材料时)，反射速度与入射速度反向。
对于嵌岩桩，普遍认为桩端基岩作为桩端的固定端，应力波在到达桩端后产生的反射波应符合n<1时在桩中传播的特征。在《建筑基桩检测技术规范》(JGJl06—2003)中也规定：桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时，应采取其他方法核验桩端嵌岩情况。
实际上，嵌岩桩的桩底反射信号对不同施工工艺的桩是不同的，一般来说对于干作业或没用泥浆护壁的嵌岩桩， 由于浇灌的混凝土从进入岩石开始就与岩石结合成一体，这样当应力波到达嵌岩面时就产生一个与锤击脉冲相反的渐变信号(一般岩石是从强风化到中风化再到弱风化)，真正的桩底信号很难测到。
对于机械成孔有泥浆护壁的嵌岩桩，由于桩周有泥浆的作用，浇注的混凝土很难与基岩结合成一体，测得的桩底信号跟桩底沉渣有直接的关系，对信号仔细分析可定性判断沉渣情况：
一是桩底反射信号是单一的与锤击脉冲相反的信号，则表明桩端直接接触到基岩。
二是桩底反射信号先出现一与锤击脉冲同向的信号，接着有一反向的信号，则应力波先遇到沉渣界面反射同向的信号，穿过沉渣到基岩面并反射反向的信号，这种情况表明沉渣较薄，应力波还没有被沉渣阻隔而继续下传到基岩并反射回桩顶。
三是桩底反射信号是单一的与锤击脉冲同向的信号，这表明桩底沉渣过厚，应力波在到达桩底后被沉渣所阳隔到不了桩底基岩。
如图2为某高速公路高架桥L41-2号嵌岩桩实测曲线图，图中可以看到明显的单一的基岩反射信号，此种类型表明桩端混凝土与基岩接触良好，已融为一体。
如图3为某高速公路高架桥R42-2号嵌岩桩实测曲线图，图中箭头①所指为桩端的反射，与锤击脉冲同向，箭头②所指为基岩面的反射信号，与锤击脉冲相反。此类情况表明桩底沉渣较薄。经钻孔取芯验证其底部沉渣厚度平均约5cm。图4为该桩将沉渣抽吸干净并注浆之后所测的信号，从中明显可以看到桩底只有单纯的基岩反射信号。
某高速公路高架桥R38-2号嵌岩桩（图5）实测曲线图，图中箭头所指为桩端反射信号，与锤击脉冲同向，但其后没有基岩面的反射信号，此类情况表明桩底沉渣较厚。经钻孔取芯验证，其桩底沉渣厚度平均约15cm，大大超过了规范允许的范围。
综上所述，嵌岩桩的桩底沉渣在低应变检测信号中有不同的反应，分析不同的反射信号可定性地判定桩底沉渣情况。进一步的研究可建立低应变实测信号与嵌岩桩桩底沉渣的对应关系，为快速确定桩底沉渣提供依据。
（作者单位：温州市高速公路工程建设总指挥部）
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