淺析低應(yīng)變法檢測基樁完整性

劉 劍

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計院試驗檢測室)

基樁，在公路、鐵路、電力、建筑等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，由于其完工后的隱蔽性和不可見性就決定了不能采用直觀的方法對其完整性進行檢測，本文通過低應(yīng)變法在公路橋梁的基樁完整性檢測的應(yīng)用，介紹這種檢測速度快、準備工作簡便、操作簡單的檢測方法。

1 應(yīng)力波

應(yīng)力波:當介質(zhì)的某個地方突然受 到一種擾動，這種擾動產(chǎn)生的變形會沿著介質(zhì)由近及遠傳播開去，這種擾動傳播的現(xiàn)象稱為應(yīng)力波。

波阻抗:

Z=ρCA

式中:ρ 為密度;C 為應(yīng)力波速;A 為樁橫截面積。

2 檢測原理及方法

低應(yīng)變法能檢測樁身混凝土的完整性，確定缺陷在樁身中的位置，結(jié)合地勘報告、施工工藝及施工記錄，還可推定樁身內(nèi)部缺陷的性質(zhì)。

圖1 低應(yīng)變法檢測基樁完整性示意圖

低應(yīng)變法測樁的示意圖如圖1 所示，其基本原理為:用錘激振樁頭，所產(chǎn)生的應(yīng)力波將沿著樁身向下傳播，在傳播過程中，若遇到波阻抗界面，將產(chǎn)生聲波的反射和透射(見圖2)。應(yīng)力波反射和透射能量的大小取決于兩種介質(zhì)波阻抗的大小。由波動理論可知，當應(yīng)力波遇到斷裂、離析、縮頸及縮底時，由于波阻抗變小，反射波與入射波的初動相位同相;當應(yīng)力波遇到擴頸、擴底時，波阻抗變大，反射波與入射波的初動相位反相。結(jié)合振幅大小、波速高低、反射波到達時間等參數(shù)可對樁的完整性、缺陷程度及位置等作出綜合判斷。但低應(yīng)變法也不是萬能的，低應(yīng)變法能夠檢測到的現(xiàn)象和不能檢測到的現(xiàn)象。

3 檢測過程

3.1 檢測前準備工作

進行現(xiàn)場調(diào)查，搜集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等，了解施工工藝及施工過程中出現(xiàn)的異常情況，明確被檢測樁號。

圖2 應(yīng)變波在樁中的反射和透射

(1)搜集工程地質(zhì)資料了解樁和樁周土的剛度比大小、樁側(cè)土阻尼大小、影響波形特征、影響檢測深度，采取適當?shù)拇胧?，幫助正確地進行波行分析。

(2)基樁設(shè)計圖紙:了解樁型、設(shè)計砼強度、承載力、基礎(chǔ)類型，分析缺陷影響程度時參考。

(3)施工記錄和監(jiān)理日志:了解施工工藝及施工過程中出現(xiàn)的異常情況，做到有的放矢，最終盡可能正確地分析出缺陷的類型。

(4)明確被檢測樁號:不能張冠李戴，造成被動。

3.2 樁頭處理

鑿掉浮漿，打磨平整，樁頭干凈干燥。

樁頂應(yīng)鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。

樁頂面條件的好壞直接影響測試信號的質(zhì)量和對樁身完整性判定的準確性，要求被檢樁的樁頂面混凝土質(zhì)量、截面尺寸與樁身設(shè)計條件基本相同，并且干凈無積水。

(1)灌注樁有低強度的浮漿將直接影響到傳感器的安裝及錘擊所產(chǎn)生的彈性波在樁頂部分的傳播，因此必須清除干凈，以露出干凈的混凝土表面為準。

(2)預(yù)應(yīng)力管樁:當法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合密實時，可不進行處理，若有松動和破損現(xiàn)象，必須用電鋸截除，不可鑿除;

(3)檢測前將被檢測樁頂部與相鄰的墊層或承臺斷開，避免因墊層或承臺連接造成波的散射，使波形復(fù)雜化。

(4)測點和激振點磨平。

3.3 儀器連接

根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的激振設(shè)備、傳感器及檢測儀，檢查測試系統(tǒng)各部分之間是否連接良好，確認整個測試系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。傳感器放置距樁心2/3 ～3/4R 處且安裝位置，要求平整盡可能使傳感器垂直與樁頭平面。

傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮泥等耦合劑，粘結(jié)應(yīng)牢固，并與樁頂面垂直。

傳感器安裝的好壞對采集信息的影響很大，粘結(jié)層應(yīng)可能薄。傳感器底面與樁頂應(yīng)緊密接觸，不得用手接觸傳感器，在信號采集過程中不得產(chǎn)生滑移或松動。

4 檢測結(jié)果分析

低應(yīng)變法判別樁身缺陷以2L/c 時刻前有無缺陷反射波以及有無樁底反射波進行判定，根據(jù)樁身是否存在缺陷以及缺陷的嚴重程度，將樁身完整性劃分為四類，詳見表1。

表1 低應(yīng)變法樁身完整性分類及評定標準

續(xù)表1

5 結(jié) 語

低應(yīng)變法這種檢測速度快、準備工作簡便、操作簡單檢測基樁完整性檢測手段在公路橋梁的樁基檢測領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，但這種檢測手段也存在一些不足，比如不能提供單樁承載力、對小缺陷靈敏度不高、無法檢測樁底沉渣等。因此，在樁基檢測過程中，應(yīng)結(jié)合工程的實際需要選擇最合適的檢測手段。

［1］建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ 106－2003)［S］.

［2］公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程(JTG/T F81－01－2004)［S］.