低應變的特點是向試樁輸入脈衝應力波，因為一般是人工激發，導致應力波的能量很低，樁土體系處於彈性工作範圍內，樁身的狀態以及樁身和樁周土體的結合狀態都不會因檢測而發生變化。
由於樁體被輸入的能量很低，樁周土體對樁身的阻力作用基本無發揮，影響應力波傳播的因素基本只有樁身的完整性。影響低應變曲線的因素非常多：從大的方面來講就三大塊：樁自身、地層、測試方法。
如果測試或分析不當，同一根樁在上述不同條件組合下，將會出現很多種曲線，所以如果不明確條件僅憑一根曲線就要判讀準確，事實上很難。
本文以基樁低應變檢測波形影響因素的分析，總結不同因素對低應變波形的影響，為基樁低應變檢測提供相應的參考。
01 低應變採集影響因素分析
1.1樁自身的影響因素
樁自身包括樁長、樁身截面尺寸、樁身強度、成樁工藝等。樁長的限制取決於是否能夠有效地識別樁底，除了檢測系統性能方面的客觀因素外，影響因素還有樁身截面阻抗的變化程度、樁周土的阻尼作用和樁身底部與樁底持力層的阻抗關係等。樁長越長，所選用的錘的質量越大，為了能夠檢測樁底，則錘擊所產生的頻率越低。頻率越高，發射的能量越高，能量被吸收的越快，所檢測的樁長越短。
對於樁身存在的缺陷，諸如離析、疏鬆、均勻分佈的細孔或夾泥等，會形成低質量混凝土區段而導致局部波速的顯著降低。如樁身存在此類缺陷，其整樁的平均波速也將因此而明顯偏低，按照基準波速推算的樁長，將會得出明顯偏大的整樁長度。
樁身截面尺寸的限制，現行的各種法定文件並沒有對截面尺寸做出任何限制，根據一維波動理論的要求，樁身截面尺寸不宜超過所用應力波波長過多，因此，樁徑超過2m以上時不能採用高頻錘擊脈衝，薄壁杆件在原則上不適用於這種檢測方法，一則因為不符合平面波的要求，二則表面積大於實體的樁，樁周土體的影響更加顯著而難以取得良好的檢測效果。
樁身強度的影響，一般來説，樁身強度與波速呈正相關關係，即混凝土波速強度等級越高，波速越大。
下表為實踐經驗的總結：
從表中可以看出，同一混凝土強度等級，其波速存在一定的波動範圍，因為是混凝土波速除與其強度等級有關外，還受諸多因素的影響，包括粗集料的品種、粒徑、用量、混凝土含水率、混凝土養護方式等。不同混凝土強度等級之間存在波速交叉現象，波速與混凝土只是一種粗略的對應關係。
在實際檢測中，會碰到C80的預製管樁，其波速範圍在4400m/s左右，經大量的研究表明，波速與混凝土強度呈半對數關係，波速是強度的自然對數函數。波速後期雖強度的提高增長緩慢，預製管樁驗證波速最好的辦法就是測試躺在地表還未打入地下的完整管樁，將樁長作為以總長，實測反射波達到時間，反求波速即可。
成樁工藝的影響，現行的成樁工藝有混凝土灌注樁、水泥攪拌樁、預製管樁等，根據檢測經驗，預製管樁一般波速最大，混凝土灌注樁其次，水泥攪拌樁波速最低。預製管樁成樁工藝有錘擊成樁、靜壓樁、植樁等，根據經驗檢測數據，波速從小到大的順序，錘擊沉樁 <靜壓<植樁<空氣介質中。
就其因，樁周土的阻抗作用並非主要原因，主因是施工作用改變了樁身混凝土材料特性，比如錘擊沉樁的循環衝擊加荷作用，導致混凝土材料出現微裂隙，導致樁身材料楊氏模量及密度的降低，從而出現縱波波速的降低。
靜壓沉樁在成樁工藝上就要好很多，在水泥土漿液中植入管樁幾乎與空氣介質中的波速沒有差異，因為在水泥土漿液中植樁，水泥漿對樁體有保護作用，樁身幾乎不受損。需要説明，針對打入樁，如果選錘合理，錘擊沉樁總錘擊數控制在合理範圍內，打入後樁身的波速與空氣中的相差不會很大，可以忽略，否則就應該懷疑樁身是否受損，在低應變檢測樁身完整性時，地下樁的波速與空氣中的相比降低約20%。
1.2地層的影響因素
地層方面包含樁的支撐情況、樁側土阻力等；樁端混凝土與樁端持力層阻抗相差越大，測試範圍越大，反之相差越小。根據檢測經驗，支承在阻抗相近的岩石上的嵌巖端承樁，即便樁長很短，也難以獲得樁底反射波。
樁側土阻力越小，樁土剛度比較大，能量衰減越小，測試深度越大。
對於樁的支撐情況，從應力波傳播的角度來説，在樁底應力波將遭遇一個阻抗突變的截面，因此，只要樁底的位移不大，沒有出現接觸介質的顯著變化，樁底支承條件對樁頂實測速度信號的影響，完全可以根據這個截面阻抗突變情況用一維波動理論直接進行計算。
即樁底為自由端是，在2L/c時刻將出現一個2倍幅值的正速度，即同向反射，而當樁底不動時，則出現一個2倍幅值的負速度，即反向反射。由於樁身的內阻尼和樁側土體的阻力作用，實際樁底反射的幅值有可能減小許多。
在工程檢測中，為了便於看清樁底反射以及樁身各處的反射波，通常會利用指數放大等辦法把樁底反射的幅值人為的調高到與初始應力波大體相等。
對於樁側土阻力的影響，任何樁側的土阻力將在其作用截面處引發一個上行的壓力波，幅值等於R/2。因此，沿樁身上下各處的土阻力的影響，必然將表現為依次到達檢測截面的壓力波而使實測的速度值以累計的方式逐漸減少或增大其負值。
如果檢測時實際激發的樁側土阻力的分佈是完全均勻的，則V -t曲線應該是一條沿時間軸向下的傾斜的直線，阻力越大，偏離程度越大；如果樁側土阻力的分佈並不均勻，則V-t曲線就會是彎曲的，如果錘擊的激發作用不大，淺部樁側土阻力較大而下部逐漸減小，則V-t曲線後部將不再遞增而逐漸轉到與時間軸平行的方向延伸。
另外，樁側土阻力還同時一個幅值等於-R/2的下行拉力波，因此，初始應力波在下行過程中必然將不斷消弱，樁側土阻力越強，實際到達樁身各截面的下行波就會變得越弱，由此引發的反射波也就會越弱。
1.3測試方法的影響因素
測試方法的影響因素包含採樣頻率、頻帶寬度、傳感器安裝位置、敲擊能量、信號的後期處理等。
採樣頻率的影響，採樣頻率越高，即採樣間隔時間越小，則時域信號精度越高，但頻率分辨率越低；反之，採樣頻率越低，即採樣間隔時間越大，則時域信號精度越低，但頻率分辨率越高。
一般來説，頻率越高，對短樁或長樁的淺部缺陷反射越明顯，頻率越低，對長樁的樁底反射及深度缺陷反射越明顯。因此，為了提高時域信號的精度，要用較高的採樣頻率，而將信號做頻譜分析時，為了提高頻率分辨率，根據樁實際情況，應採用較低的採樣頻率。
頻帶寬度的影響，在現場測試時，由於振源、樁土，系統的阻尼和衰減作用以及傳感器等多方面的原因，很難有覆蓋全頻域的信號出現。
在實際檢測中，選擇完成正常測試所需要的頻率範圍即可，為確保在時域分析中能完全記錄缺陷兩階諧振峯，以讀取頻差，取一階諧振峯2.5倍為上限頻率，下限頻率是在低於整樁一階諧振頻率的基礎上選取，頻域因不涉及波形形態，可適當放寬到30Hz。在波速為4000m/s時，根據不同檢測部位的需要，完成測試所需的頻帶寬度如下表所示：
傳感器安裝位置的影響，實心樁的激振點宜選擇在樁頭中心位置，傳感器應粘貼在距樁心越2/3R處，需要説明的是，若為灌注樁，傳感器距離樁的主筋不宜小於50mm。因敲擊產生的應力波除向下傳播外，也沿徑向向周邊傳播，從周邊反射回來的波與由圓心外散的波會發生疊加，在2/ 3R處波的干擾最小。空心樁的激振點及傳感器安裝位置應選擇在樁壁厚的1/2處且應在同一水平面上，與樁中心連接線的夾角宜為90°。
敲擊能量的影響，反射波法測樁時，應準備幾種不同的錘頭和墊層，依據不同的檢測目的而進行選用。樁越長，則選擇錘的重量越大，直徑越大，墊層越軟，以利於激發低頻信號，從而可以檢測到樁底反射及深部缺陷；樁越短，則選擇錘的重量越小，直徑越小，墊層越硬，以利於激發高頻信號，在滿足檢測到樁底的基礎上，可以明顯檢測出淺部缺陷。
敲擊時應儘量使得力垂直作用於樁頭，有利於抑制質點的橫向振動，且應避免二次衝擊，防止後續波的干擾。信號的後期處理影響，現信號處理主要有時域分析和頻域分析兩種處理方式。時域分析將樁假定為一維杆件，應用應力波理論，應力波的傳播速度假定不變進行分析。
由於基樁檢測只能近似滿足一維應力波理論，實測波速受許多因素的影響，如樁身材料黏彈性作用導致的屋裏頻散，入射頻率越高，波速越大；樁身幾何尺寸的影響，包括橫向尺寸導致的幾何頻散及樁上部的三維效應，前者使波速降低，後者使波速增加；土體阻力的影響，阻尼的影響使相速度隨入射波頻率的增加而減小，靜阻力的影響則相反；樁身應變幅度的影響，應變增加，波速降低。
由於考慮以上因素，在實際進行低應變採集過程中，一般設定固定樁長和特徵波速，運用時域曲線進行處理，查看所設定的速度與樁底反射的重合程度，以驗證所採集波形的準確性。
頻域分析是對測試信號的做時域、頻域的綜合分析，是動態測試的普遍做法。在基樁檢測中，要對樁身完整性做出正確判斷，只進行時域分析，有時不能有效地識別和排除各種干擾頻率的影響，而頻域分析則可通過研究樁身振動頻譜的組成情況，判斷出儀器頻響、測試技術及數據處理方法等對測試信號和測試結果產生的影響，並採取措施提高測試信號的質量。如時域曲線中缺陷處的多次同相反射波形包含着傳感器欠阻尼的振盪信號，且不見樁底反射。
通過頻域曲線分析，找出傳感器的安裝諧振頻率，並選擇低通濾波濾掉諧振頻率波，即可得到比較好的波形曲線。頻域分析時，利用各種信號間諧振峯頻差出現的規律，則可計算出樁長及相應的缺陷位置。
02 結論
低應變反射波法操作簡單，費用低廉，對工程施工干擾極小，並且發現問題及時，可以查出斷樁和嚴重的樁長不符，由此應用越來越廣泛，但通過以上分析，低應變反射波法也存在一定的侷限性，主要表現在如下：
①尚無法對缺陷定性，目前依據波阻抗的變化，僅能有把握將缺陷區分為縮頸類和擴徑類，如縮頸與離析、嚴重離析與斷樁、夾層與裂縫尚不能很好的區分。
②對缺陷程度的定量分析尚不理想，由於波速計算或選取不準，據此計算的缺陷位置的誤差在10%左右，缺陷在樁軸向的高度及徑向的分佈以及缺陷質量下降的程度均難以準確計算。
③對波阻抗漸變類的缺陷難以判斷，如缺陷程度由輕至重或由重至輕，相應波阻抗緩慢減小或增大，實測波形將無法反映這一變化。
④樁身存在多個缺陷時，深部缺陷容易發生漏判。因此，在基樁低應變檢測中，應加強行業內交流，制定更切實可行的標準，在技術層面可以有效促進低應變反射波法測樁水平的提高。
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