淺談低應(yīng)變反射波法在基樁樁身完整性檢測(cè)中的技術(shù)應(yīng)用

【摘 要】基樁樁身的質(zhì)量會(huì)影響到整個(gè)建筑的整體質(zhì)量，因此，對(duì)于樁身完整性檢測(cè)是十分重要也是十分必要的。本文介紹了兼具價(jià)格低和操作便捷兩種特點(diǎn)的低應(yīng)變發(fā)射波法，研究了這種方法在檢測(cè)過程中的原理、方法、不同樁易出現(xiàn)的問題以及檢測(cè)所需注意事項(xiàng)等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】低應(yīng)變反射波法；檢測(cè)；完整性

樁基是一種地下成樁工藝，也在我國高層建筑的建造過程中以及各種道橋基礎(chǔ)建設(shè)中廣泛采用。眾所周知，基礎(chǔ)建設(shè)在建筑過程中的作用以及對(duì)于建筑整體質(zhì)量的影響是非常大的。因此，對(duì)于基樁樁身完整性的檢測(cè)是十分重要，也是十分必要的。低應(yīng)變反射波法是一種非常優(yōu)秀的檢測(cè)方法，具有價(jià)格低、操作簡便、對(duì)樁身無傷害性等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)對(duì)于基樁樁身完整性的檢測(cè)中。

一、檢測(cè)原理

低應(yīng)變反射法是檢測(cè)指在樁頂施加一個(gè)動(dòng)態(tài)力，同時(shí)樁身土壤體系在激振力的作用下產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)，同時(shí)采用傳感器在樁頂獲取瞬態(tài)激振后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)，通過波動(dòng)理論與振動(dòng)理論以及應(yīng)力波的傳播規(guī)律，對(duì)信號(hào)的時(shí)域分析或傳遞函數(shù)分析來對(duì)樁身結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行判斷。當(dāng)縱波沿著無限長直桿進(jìn)行傳播時(shí)，它將沿某一方向前進(jìn)，將能量輸送到無限遠(yuǎn)處。但在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，桿的長度是有限的，當(dāng)波與桿端相遇時(shí)，根據(jù)邊界條件，縱波將會(huì)在端部邊界發(fā)生反射或透射的現(xiàn)象。當(dāng)應(yīng)力波傳到樁底時(shí)就會(huì)接觸到相比樁身更為柔軟的土地界面，此時(shí)會(huì)發(fā)生與入射波同相位的反射現(xiàn)象，因此反射回來的波與入射波同相位，形成駐波。由于反射波和入射波相位相同，因此在反射點(diǎn)處會(huì)有明顯的波幅增加，形成全反射現(xiàn)象。而在相反情況下，應(yīng)力波傳到樁底然后接觸到相比樁身更為堅(jiān)硬的巖層界面時(shí)，此時(shí)會(huì)發(fā)生與入射波反相位的反射現(xiàn)象，因此反射回來的波與入射波存在相位差，并且發(fā)生疊加，形成駐波，形成半波損失反射現(xiàn)象。不論是以上哪種情況，只要當(dāng)應(yīng)力波沿著樁軸線在垂直于界面的情況下，進(jìn)入到另外一種介質(zhì)中去，那么對(duì)于兩種介質(zhì)就都會(huì)發(fā)生擾動(dòng)現(xiàn)象，而應(yīng)力波分別向兩種介質(zhì)進(jìn)行傳播，因此，會(huì)在介質(zhì)分界面上發(fā)生反射以及透射現(xiàn)象。

二、檢測(cè)過程

采用低應(yīng)變反射波法對(duì)基樁樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)的前提是要求樁身材料中混凝土的強(qiáng)度必須要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，對(duì)于具體數(shù)值的要求必須達(dá)到15MPa以上。

（一）樁頭處理。樁頭的平整度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量來說是影響非常大的，采用低應(yīng)變反射波法對(duì)于基樁樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要事先對(duì)樁頭進(jìn)行處理，具體的操作是將樁頭上的浮漿通過鑿擊等操作來達(dá)到去除的目的，然后，使樁頭露出平整的混凝土面，同時(shí)還要保證的是，混凝土面的必須十分干凈，不可以有積水，并且不允許有破裂的現(xiàn)象。

（二）傳感器的安裝。傳感器的安裝效果對(duì)于信號(hào)質(zhì)量的影響也是很大的。對(duì)于傳感器的安裝，要求必須保證其粘結(jié)強(qiáng)度。同時(shí)，對(duì)于傳感器的安裝位置也是有要求的，首先要求傳感器應(yīng)在適當(dāng)位置對(duì)稱安裝，另外，應(yīng)該充分避免和鋼筋籠的主筋過近的情況發(fā)生，較為恰當(dāng)?shù)陌惭b距離是距樁心三分之二樁半徑的位置，這樣可以有效避免測(cè)試中外漏主筋振動(dòng)對(duì)于檢測(cè)的影響和干擾。

（三）瞬態(tài)激振。首先是激振器的安裝，須采用柔性懸掛裝置，這樣可以避免諧振的產(chǎn)生，并保證激振系統(tǒng)在檢測(cè)頻率范圍之內(nèi)。同時(shí)還需要注意的一點(diǎn)就是在檢測(cè)的過程中，應(yīng)盡量避免激振器在橫向上發(fā)生振動(dòng)，敲擊力應(yīng)該垂直作用在裝頭上。至于入射波的脈沖寬度以及頻率成分等，可以通過改變錘的材料及重量來改變，盡量選擇最為適合的激振源。

三、不同類型樁的缺陷特征

（一）預(yù)制樁。在建筑工程中，較為常見的是預(yù)制樁，預(yù)制樁本身的安全性、可靠性非常高。但這種樁在運(yùn)輸過程中可能會(huì)存在接樁不良或是發(fā)生磕碰產(chǎn)生破損等問題。除了在運(yùn)輸過程中造成的機(jī)械損傷以外，通常情況下，預(yù)制樁較為容易產(chǎn)生的缺陷是樁頂破裂或是淺部裂隙。

（二）灌注樁。灌注樁這種樁的樁身在其完整性檢查方面較為復(fù)雜，因?yàn)檫@種樁在成型以后無法進(jìn)行整體觀察，并且，樁本身的質(zhì)量問題與地質(zhì)條件、施工操作都有關(guān)系，影響因素較多，灌注樁可能出現(xiàn)的問題包括縮徑、擴(kuò)徑及機(jī)械破損等。由于其特殊性，在檢測(cè)的過程中所得到的曲線和分析結(jié)果也受到更多因素的影響，比如樁身周圍的土質(zhì)條件、底層變化以及地下水位變化等，都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

四、檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意的問題

（一）檢測(cè)前的工作。檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量完全取決于所測(cè)得的曲線形狀，因此，我們?cè)跍y(cè)量過程中比較嚴(yán)謹(jǐn)且科學(xué)。對(duì)于基樁樁身完整性的檢測(cè)過程中，為保證其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，必須保證錘擊點(diǎn)和傳感器的安裝符合規(guī)則，粘合度必須達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，也要保證樁的截面平整干凈，這樣才能保證激勵(lì)點(diǎn)和信號(hào)接收點(diǎn)都處在樁身的混凝土母體上，這一點(diǎn)尤為重要。

（二）脈沖的高頻分量。在檢測(cè)過程中較為重要的一個(gè)影響因素是脈沖的高頻分量。高頻分量既不能過多也不能太少，必須保證在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，才能保證這種低應(yīng)變反射波法對(duì)于基樁樁身完整性檢測(cè)的可靠性和科學(xué)性。而這個(gè)合理的范圍是高頻分量的波長大于10倍樁徑，只有在這個(gè)范圍內(nèi)該分析方法才是有效的。

（三）脈沖寬度。直接影響高頻分量的是脈沖寬度，因此，想要保證檢測(cè)結(jié)果就要從脈沖寬度上進(jìn)行調(diào)整。鑒于脈沖寬度對(duì)于高頻成分干擾的防止作用，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行敲擊時(shí)的脈沖寬度不可以太窄，同時(shí)，利用低頻波的衰減速度慢的特點(diǎn)，適當(dāng)增大寬脈沖中的低頻分量可以增大檢測(cè)的深度。

五、結(jié)束語

由于低應(yīng)變反射波法獨(dú)具備了價(jià)格低、操作簡便等特點(diǎn)，其廣泛地被應(yīng)用于建筑行業(yè)的基樁樁身完整性檢測(cè)中。但沒有哪一種檢測(cè)方法能夠做到精度為百分之百，因此，檢測(cè)出問題的樁身也應(yīng)該結(jié)合施工過程、地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合判斷，以保證施工質(zhì)量。

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