低應(yīng)變法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

任曉文 山西五建集團(tuán)有限公司

1 前言

在實(shí)際建筑施工過程中有一個(gè)不容忽視的重要組成部分，那就是針對(duì)樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢查。因?yàn)樵诮ㄖこ添?xiàng)目施工中有一項(xiàng)“隱蔽工程”，那就是樁基施工，同時(shí)樁基施工的質(zhì)量也在很大程度上影響后續(xù)施工的工程質(zhì)量。隨著近幾年建筑領(lǐng)域的研究推進(jìn)，樁基檢測(cè)方法也日益豐富，建筑專家們也在尋找一種優(yōu)質(zhì)高效的樁基檢測(cè)方法，經(jīng)過不斷嘗試，低應(yīng)變反射波法成為了樁基無損檢測(cè)的一種方式，并且可以最大程度上確保樁基的質(zhì)量[1-4]。

2 低應(yīng)變反射波法原理

作為樁基檢測(cè)領(lǐng)域使用最廣的檢測(cè)方式之一，低應(yīng)變反射法不僅能夠從多角度、多個(gè)方面進(jìn)行全方位的樁基檢測(cè)，難得的是能夠保證樁基機(jī)構(gòu)的完整性，因此成為了建筑領(lǐng)域應(yīng)用較廣、性價(jià)比較高的樁基檢測(cè)方法。

2.1 檢測(cè)原理

根據(jù)“應(yīng)力波”理論在實(shí)踐中的應(yīng)用，建筑專家探索出低應(yīng)變反射波法。這一方法在使用過程中具體原理就是檢測(cè)者通過對(duì)經(jīng)由彈性桿平面所產(chǎn)生的不同應(yīng)力波的波動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行整體強(qiáng)度評(píng)測(cè)，并且能夠快速暴露出混凝土建筑中肯能存在的缺陷和隱患，該方法在建筑物樁基完工后對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 檢測(cè)方法

低應(yīng)變反射波法操作方法，首先是檢測(cè)者對(duì)樁基本體的波阻抗情況進(jìn)行計(jì)算，分析出波阻抗數(shù)據(jù)與樁基混凝土密度之間的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)對(duì)關(guān)聯(lián)性變化曲線進(jìn)行分析，從而判定樁基是否存在某些方面的問題。還有一種特殊情況，樁基上部的波阻抗與下部的波阻抗之間無差值時(shí)，檢測(cè)者會(huì)認(rèn)為該樁基結(jié)構(gòu)沒有明顯的質(zhì)量問題，并且可以認(rèn)為該樁基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較均勻；若樁基的上部區(qū)域的波阻抗數(shù)值小于樁基下部區(qū)域的波阻抗數(shù)值，就可以初步認(rèn)定該樁基的截面不合格，檢測(cè)者應(yīng)及時(shí)再次查驗(yàn)，避免樁基質(zhì)量問題影響后續(xù)施工。

3 現(xiàn)場測(cè)試過程

3.1 準(zhǔn)備工作

為了更好的應(yīng)用低應(yīng)變反射波法，并且為后續(xù)檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁基建設(shè)中可能存在的問題奠定基礎(chǔ)。樁基檢測(cè)工作的準(zhǔn)備工作應(yīng)從準(zhǔn)備環(huán)節(jié)入手，檢測(cè)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程的相關(guān)檢測(cè)參數(shù)制定專門的檢測(cè)流程，并且根據(jù)實(shí)際檢測(cè)工程需求選擇與檢測(cè)方案匹配的檢測(cè)裝置，從而更好的保證后續(xù)低應(yīng)變反射波法測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁基結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量問題。

3.2 檢測(cè)步驟

為了確保檢測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)能夠符合后續(xù)檢測(cè)運(yùn)行的需求，在開展有關(guān)樁基的檢測(cè)前，應(yīng)全面檢查需要使用的設(shè)備運(yùn)行情況。其次，為避免樁體表面附著雜物影響檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)簡單清理待檢測(cè)樁基樁體；在做好檢測(cè)準(zhǔn)備工作后，在樁體的平整區(qū)域放置傳感裝置，并適量的觸擊傳感裝置，從而得到并記錄出該樁體的反射波曲線，通過對(duì)所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析，得出該樁基質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果。

3.3 檢測(cè)注意事項(xiàng)

根據(jù)樁基檢測(cè)原理，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)注意以下方面，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)源頭及后續(xù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

（1）在檢測(cè)前，應(yīng)簡單清理擦拭待測(cè)樁基表面，確保其干凈無雜質(zhì)。若待測(cè)樁基表面破損或者存在水滴以及其他雜質(zhì)，應(yīng)及時(shí)清理，避免后續(xù)檢測(cè)傳感裝置的數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響后續(xù)的檢測(cè)效果。比如，在實(shí)際的檢測(cè)過程中，如果樁基上的“浮漿”與傳感裝置相連，后續(xù)檢測(cè)過程中就必然會(huì)出現(xiàn)反向脈沖，反向脈沖會(huì)影響樁基反射波傳輸，降低樁基檢測(cè)的結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）為了保證后續(xù)樁基檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在樁基檢測(cè)使用振擊錘進(jìn)行錘擊的過程中，應(yīng)根據(jù)事先選定的檢測(cè)方案選擇適宜的錘子，避免錘子所激發(fā)的的脈沖信號(hào)出現(xiàn)衰減。這一環(huán)節(jié)應(yīng)保證振擊錘的能量產(chǎn)生的信號(hào)全部傳遞到樁基的頂部，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。除此之外，在檢測(cè)空心樁基過程中，應(yīng)保證擬進(jìn)行振擊區(qū)域與振擊錘的安裝點(diǎn)成90°或以上的夾角，該方法可以最大程度確保后續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 低應(yīng)變波形針對(duì)不同樁基缺陷的解譯及特征

4.1 完整樁長的低應(yīng)變波形解譯及特征

完整樁基樁長的低應(yīng)變波形特征有利于對(duì)該項(xiàng)目樁基完整性有一個(gè)全面認(rèn)識(shí)，對(duì)研究整個(gè)項(xiàng)目樁基的低應(yīng)變波形特征有一定的參考價(jià)值。例如圖1為典型的完整樁低應(yīng)變波形解譯結(jié)果，樁基基本參數(shù)：設(shè)計(jì)樁長為47.00m，樁徑1.0m，成孔工藝為鉆孔灌注樁。從圖中可以看出，完整的樁基波形圖能夠準(zhǔn)確讀取樁底反射信號(hào)，樁身范圍內(nèi)波形無反射信號(hào)，波形圖像清晰，只需簡單的做一下濾波處理或者無須處理，便可以得到檢測(cè)結(jié)果。

圖1 典型的完整樁低應(yīng)變波形圖

4.2 擴(kuò)徑樁的低應(yīng)變波形解譯及特征

圖2為樁基低應(yīng)變測(cè)試結(jié)果示意圖，該樁基結(jié)構(gòu)參數(shù)：樁基采用C35水泥混凝土澆筑，設(shè)計(jì)樁長為6.7m，設(shè)計(jì)樁徑為1.1m，成孔工藝為人工挖孔。由于設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)樁基進(jìn)行擴(kuò)底，1.1m擴(kuò)徑至1.3m，擴(kuò)底范圍為樁頂以下5.9m～6.7m，需確定擴(kuò)徑樁的成孔效果。從圖3中可以看出，整體樁基的波形連續(xù)且清晰，在擴(kuò)徑位置5.9m處，有與震源波形反相位的波形到達(dá)，與設(shè)計(jì)擴(kuò)徑位置一致。

圖2 某項(xiàng)目樁基低應(yīng)變測(cè)試成果圖

圖3 縮徑樁的波形特征

4.3 縮徑樁的低應(yīng)變波形解譯及特征

圖3為某項(xiàng)目樁基低應(yīng)變檢測(cè)的結(jié)果圖，其基本資料為：樁基混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，直徑為1000mm，長度為33m，采用鉆孔灌注樁成孔工藝。從圖中可以看出，整體波形連續(xù)，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。同時(shí)在距離樁頂以下約6.8m位置處，出現(xiàn)一相位與震源波形相反的反射波形，并且為多次波，其波形在隨后的位置分別為13.6m、20.5m、32m，該處反射波形為縮徑樁的特征波形，因此推斷樁基此處為縮徑。大量的試驗(yàn)研究表明，當(dāng)樁基混凝土離析或者斷樁夾泥，也可能會(huì)出現(xiàn)多次波反射情況，根本原因就是波阻抗的變化。由于存在其他情況，需要采用鉆孔取芯的方法來進(jìn)一步判斷是否為縮徑。經(jīng)過后期鉆芯取樣驗(yàn)證表明，在樁頂以下6.8m位置處，樁身直徑為800mm，在6.8～7.5m范圍內(nèi)樁基混凝土由水泥砂漿和松軟的砂土混合組成。

5 結(jié)束語

根據(jù)本文論述，低應(yīng)變法作為目前建筑領(lǐng)域最通用、最廣泛的具有檢測(cè)樁基完整性檢測(cè)手段，具有經(jīng)濟(jì)、無損、便捷等優(yōu)點(diǎn)。低應(yīng)變法樁基檢測(cè)方法是一個(gè)無損的檢測(cè)方法，能夠有效降低施工成本和提高工程施工效率，樁基無損檢測(cè)涉及建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全，關(guān)系著竣工后建筑的使用，因此樁基完整性檢測(cè)越來越成為現(xiàn)階段樁基礎(chǔ)工程中重要內(nèi)容。