低應(yīng)變法在基樁完整性檢測中應(yīng)注意影響精度的幾個問題

殷 勇

(攀枝花天譽(yù)工程檢測有限公司，四川攀枝花617023)

我國幅員遼闊地質(zhì)情況復(fù)雜，樁基廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。低應(yīng)變法檢測樁身完整性具有價格低、檢測速度快、可普查、能提高樁基工程整體的可靠度等優(yōu)點(diǎn)，所以低應(yīng)變法是基樁檢測的最常用的方法。然而這種方式卻存在很多問題，只有解決了這些問題才能確保我們的基樁質(zhì)量。

1 檢測原理

低應(yīng)變反射波法檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：低應(yīng)變反射波法基本理論是假設(shè)樁為連續(xù)彈性一維均勻介質(zhì)的桿狀物體，當(dāng)應(yīng)力波在桿中傳播時，其大小不會發(fā)生變化，波的傳播方向與應(yīng)力波中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向相同，但與拉伸波中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向相反。反射波法檢驗(yàn)樁的結(jié)構(gòu)完整性就是利用應(yīng)力波的這種性質(zhì)，當(dāng)樁身某截面出現(xiàn)擴(kuò)、縮頸或有夾泥截面等情況時，就會引起介質(zhì)的阻抗變化，從而使一部分波產(chǎn)生反射并到達(dá)樁頂，由安裝在樁頂?shù)氖罢衿鳒y試并記錄，由此可以判斷基樁的完整性。

由此可知，如能測到彈性波的傳輸時間，當(dāng)波速已知時，即可確定反射波的位置；反之，如樁長已知，即可測到混凝土波速。

2 影響低應(yīng)變法在基樁完整性檢測中的因素

2.1 瞬態(tài)激振法在樁身完整性、質(zhì)量檢測時的判定及缺陷特征

2.1.1 明確定義樁身完整性質(zhì)量檢測的標(biāo)準(zhǔn)問題

隨著樁基完整性檢測方法的不斷進(jìn)步，樁基規(guī)范對樁身的完整性類別進(jìn)行了劃分，把樁基分為Ⅰ類樁、Ⅱ類樁、Ⅲ類樁和Ⅳ類樁。其實(shí)這種劃分方法沒有一個統(tǒng)一的依據(jù)。由于這種檢測方法只是對樁基本身的材料、尺寸、缺陷度等幾方面的質(zhì)量問題進(jìn)行檢測，所以這種劃分方法和這種檢測方法完全依賴于承載力能否達(dá)標(biāo)。而低應(yīng)變法還不能直接檢測樁基承載力，并且這種檢測方法對于樁基本身的承載力依賴較大，完全憑檢測人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，因此在實(shí)際施工過程中完全可能存在低應(yīng)變法檢測的樁身存在嚴(yán)重缺陷。在設(shè)計院設(shè)計承載力保守的情況下，靜荷載試驗(yàn)仍然是可以通過的，低應(yīng)變檢測合格的樁基，如果樁端沒有打入持力層，其承載力也有可能不滿足設(shè)計要求。所以這種檢測方法不能定量，低應(yīng)變檢測樁基方法還只能是一種檢測樁身缺陷的定性分析方式。

2.1.2 不同類型樁的缺陷特征

樁身的缺陷對于預(yù)制樁來說，多數(shù)表現(xiàn)為樁頂破裂或者是淺部有裂痕等，如果在運(yùn)輸中沒有出現(xiàn)損壞或者是接樁不良的現(xiàn)象，那么這類樁基本是安全可用的。對于灌注樁樁身的完整性檢測過程比較繁雜，因?yàn)闃冻尚椭蟛豢梢?，其質(zhì)量不僅受到施工過程中人為因素影響，還受自然因素如地質(zhì)條件等因素的干擾，一般缺陷是縮徑、擴(kuò)徑、混凝土離析等，其中縮徑情況嚴(yán)重會斷裂。還有開挖時機(jī)械的損壞，這類樁的檢測曲線比預(yù)制樁復(fù)雜的多，截面具有變化性，這也是缺陷的表現(xiàn)，很多的情況下會使曲線更加混亂，分析過程就會困難重重。而樁周圍的土對曲線影響也較大，因?yàn)橥梁蜆锻瑫r受力，并且土的摩擦力和阻力不是均勻分布的，如果摩阻力突變，那么樁土系統(tǒng)阻抗也會突變，這就對應(yīng)力波的傳播造成了嚴(yán)重的干擾。還因?yàn)槠浔旧頃霈F(xiàn)反射情況，使缺陷判斷的難度大大增加，在檢測過程匯總，樁身周圍土的分布一般是上部是硬土，下部是軟土，應(yīng)力波通過這樣的界面后，土的摩阻力減小，這樣使其引起的阻抗也有所降低，縮徑的假象就很容易出現(xiàn)了。而這種界面的變化性也較大，受到地層和地下水位變化等因素影響，也是發(fā)生事故頻率較高的地方。沉管灌注樁會受到施工時給相鄰樁帶來的干擾，如果施工中沒有合理安排順序，尤其是在小樁距的施工中，相鄰樁樁身的質(zhì)量問題就難以保證，特別是淺部，頻繁出現(xiàn)的缺陷是斷裂。由此說明，灌注樁樁身完整性檢測的分析，要結(jié)合各種自然因素、人為原因以及施工地地質(zhì)的具體情況，還有施工中做的記錄等多方面綜合考慮，然后進(jìn)行判斷。

2.2 影響敲擊脈沖寬度的因素

低應(yīng)變法檢測樁基完整性是在一維波動理論上建立起來的，樁基實(shí)際上是一個三維物體，一維波動理論提出只有三維物體在脈沖中的高頻分量的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10倍物體直徑時，這種分析方法才有實(shí)際應(yīng)用價值。并且要求高頻分量又不能太大，這就要求我們在實(shí)際檢測時對敲擊脈沖寬度有一定的控制，如果脈沖寬度過窄，窄脈沖不能有效地避免高頻成分帶來的干擾，窄脈沖的低頻分量增加不能加大測試的深度。錘頭硬度、錘重、錘墊厚度和軟硬程度都是影響敲擊脈沖寬度的因素，要想使脈沖越寬就要使錘墊越厚，并且要控制在4～5 s內(nèi)，脈沖過寬易掩蓋淺部缺陷反射，且會降低測試的靈敏度。

2.3 測試操作人員對信號質(zhì)量的判斷

信號質(zhì)量的判斷中，操作人員需要先判斷各錘、各個傳感器和檢測點(diǎn)間信號是否一致。而達(dá)到真正的一致應(yīng)該是樁土系統(tǒng)震動或者反射特征之間的一致，這是在信號中記錄的。測試中還要以時域和頻率分析相互結(jié)合。

確定好一致性問題之后，就需要對信號質(zhì)量進(jìn)行判斷。信號初始應(yīng)該起跳利落，雜波盡量減少，沒有漂移和非正常震蕩情況，樁底反射明顯，尾部歸零，只有達(dá)到這樣的情況下所采集的信號才可以用于分析。如果沒有達(dá)到這個要求，需要直接在現(xiàn)場調(diào)查原因。耦合劑過厚引起傳感器接觸不好，會導(dǎo)致信號出現(xiàn)低頻、振幅加強(qiáng)、無法衰減到零。如果傳感器接觸良好的情況下，浮漿未處理或是樁頭的淺部松散、斷裂也可能導(dǎo)致信號出現(xiàn)問題，此時就需要處理后重新測試。操作人員對于現(xiàn)場測試信號的質(zhì)量好壞要嚴(yán)格監(jiān)控、測試和控制，采集到有效真實(shí)的信號，這是必要的。為了確保最后分析和判斷的準(zhǔn)確性、精確度，就一定要保證資料可靠、質(zhì)量保證，這是分析樁基完整性測試的重要保證。

3 加強(qiáng)檢測的控制措施

綜上所述是影響低應(yīng)變檢測樁基方法效果的幾個重要技術(shù)因素。最重要的影響檢測結(jié)果的是人為主觀因素。一旦測試人員對質(zhì)量監(jiān)控的意識低下，測試過程中三心二意，只憑經(jīng)驗(yàn)不遵守有關(guān)規(guī)程、規(guī)范，再加上經(jīng)驗(yàn)不足或者技術(shù)太差，就將造成嚴(yán)重的錯判誤判，給工程質(zhì)量帶來隱患或沒必要的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)該從以下幾個方面進(jìn)行有效控制：

(1)不斷的對測試人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，思想教育。提高測試人員的職業(yè)素質(zhì)，建立質(zhì)量終身責(zé)任掛鉤制度、季度考核，測試人員必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范，具有憂患意識。

(2)對于檢測設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作要嚴(yán)格重視，定期檢測儀器的精度，并生成檢測報告?zhèn)浒?，以保證儀器的性能和良好的工作狀態(tài)，在檢測之前要進(jìn)行開機(jī)試驗(yàn)，工作狀態(tài)正常才可以使用，以免后患。電池、電瓶要及時充電，傳感器定期標(biāo)定，嚴(yán)格杜絕不合格的傳感器使用，對于一個工程中的傳感器要進(jìn)行一致性檢測，以減少傳感器帶來的誤差。

(3)材料因素是保證擊振裝置具有良好重復(fù)性。 為了保證信號最終質(zhì)量，使用絕緣、屏蔽效果良好的電纜。耦合劑盡量選擇粘度適中的。而提高觸發(fā)時的精確度和靈敏性，觸發(fā)器最好使用壓電陶瓷片進(jìn)行觸發(fā)，因?yàn)樗哂懈哽`敏度、延遲時間較短的優(yōu)勢。

(4)測試前準(zhǔn)備工作：要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計條件基本等同。灌注樁應(yīng)鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，并露出堅硬的混凝土表面。樁頂表面應(yīng)平整干凈且無積水；應(yīng)將敲擊點(diǎn)和響應(yīng)測量傳感器安裝點(diǎn)部位磨平，妨礙正常測試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。對于預(yù)應(yīng)力管樁，當(dāng)法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合緊密時，可不進(jìn)行處理，否則應(yīng)采用電鋸將樁頭鋸平。

(5)傳感器的安裝、激振點(diǎn)位置和敲擊方式的選擇都是測試方法可能影響結(jié)果的因素。傳感器用耦合劑粘結(jié)時，粘結(jié)層應(yīng)盡可能??；必要時可采用沖擊鉆打孔安裝方式，傳感器底安裝面應(yīng)與樁頂面緊密接觸。激振以及傳感器安裝均應(yīng)沿樁的軸線方向。 激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋，傳感器安裝點(diǎn)與激振點(diǎn)距離和位置不同，所受干擾的程度各異。研究成果表明：實(shí)心樁安裝點(diǎn)在距樁中心約2/3半徑R時，所受干擾相對較??；空心樁安裝點(diǎn)與激振點(diǎn)平面夾角等于或略大于90°時也有類似效果。因此一定要保證傳感器安裝準(zhǔn)確，堅守平、穩(wěn)、牢三點(diǎn)原則。

(6)測試時環(huán)境也是影響結(jié)果的因素之一。一定要在測試之前對環(huán)境分析，采取避開環(huán)境因素帶來的干擾和振動。傳感器放置在新鮮的混凝土表面上，對50 Hz電磁干擾應(yīng)利用儀器內(nèi)的功能壓制或消除干擾。

(7)開始檢測前作應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，以獲得低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。除大直徑樁外，沖擊脈沖中的有效高頻分量可選擇不超過2 000 Hz。樁直徑小時脈沖可稍窄一些。選擇激振設(shè)備沒有過多的限制，如力錘、力棒等。樁長參數(shù)應(yīng)以實(shí)際記錄的施工樁長為依據(jù)，按測點(diǎn)至樁底的距離設(shè)定。測試前樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類樁型的測試值初步設(shè)定。根據(jù)前面測試的若干根樁的真實(shí)波速的平均值，對初步設(shè)定的波速調(diào)整。

(8)檢測過程中，同一工程的同一批試樁的試驗(yàn)操作宜保持同等條件，根據(jù)樁徑大小，樁心對稱布置2～4 個檢測點(diǎn)；每個檢測點(diǎn)記錄的有效信號數(shù)不宜少于3個，而且應(yīng)具有良好的重復(fù)性，通過疊加平均提高信噪比。

4 結(jié)束語

建筑工程中對于樁基的檢測越來越重視，低應(yīng)變法檢測是建筑工程最常用的樁基檢測方法。目前低應(yīng)變法檢測還存在很多問題，只有解決了影響低應(yīng)變檢測法的因素，才能從根本上杜絕樁基給建筑工程帶來的安全隱患。加強(qiáng)對檢測人員的職業(yè)素質(zhì)教育，加強(qiáng)對檢測設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，這 樣才能不斷提高低應(yīng)變法檢測樁基技術(shù)，為建筑工程打好根基，促使建筑業(yè)健康發(fā)展，鑄造更多的精品。

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