淺析低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

何東曉　鐘明香

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì)江西南昌330002）

淺析低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

何東曉鐘明香

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì)江西南昌330002）

基樁施工的高隱蔽性，基樁質(zhì)量受到多方面因素的影響。因此，基樁檢測(cè)對(duì)于確保工程質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。如何測(cè)定缺陷的位置，并準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)處理已成為基樁質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)核心問(wèn)題。本文介紹了低應(yīng)變反射波法，首先簡(jiǎn)單介紹了其原理和測(cè)試流程，然后分析了其應(yīng)用要點(diǎn)，以供參考。

低應(yīng)變反射波法樁基檢測(cè)應(yīng)用

0　引言

目前常見(jiàn)的檢測(cè)方法有低應(yīng)變反射波法、鉆芯檢測(cè)法、聲波透射法等，綜合工期、成本、精確度和安全性等因素加以考慮，低應(yīng)變反射波法檢測(cè)速度快、工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)破損檢測(cè)且成本劃算，綜合性能較好，在現(xiàn)代建筑樁基檢測(cè)中有著廣泛應(yīng)用。

1　低應(yīng)變反射波法檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

低應(yīng)變反射波法又叫應(yīng)力波法，通過(guò)在樁頂施加激振信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波，在沿樁身傳播過(guò)程中，遇到應(yīng)力波阻抗不連續(xù)界面(如縮徑、擴(kuò)徑、蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷)和樁底面時(shí)，將會(huì)發(fā)生反射和透射，用記錄儀記錄下反射波在樁身中傳播的波形，通過(guò)對(duì)反射波的曲線特征的分析即可對(duì)樁身的完整性、缺陷的位置進(jìn)行判定。

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)：（1）操作簡(jiǎn)單易行，測(cè)試設(shè)備輕便，成本低，不受作業(yè)條件限制，檢測(cè)快速，單樁試驗(yàn)時(shí)間僅為靜載試驗(yàn)的1/50左右。（2）檢測(cè)數(shù)量多，不破壞樁基，獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，規(guī)律性好，判讀明了簡(jiǎn)潔，便于對(duì)樁基工程進(jìn)行普查。（3）費(fèi)用低廉，單樁測(cè)試費(fèi)約為靜載試驗(yàn)的1/30左右，可節(jié)省靜載試驗(yàn)錨樁、堆載、設(shè)備運(yùn)輸、吊裝焊接等大量人力、物力。

低應(yīng)變法頻域分析具有一定缺點(diǎn)，這種方法不能準(zhǔn)確的判定基樁缺陷類型（例如擴(kuò)徑、縮頸、夾泥、離析等），對(duì)于缺陷位置的計(jì)算也存在較大物誤差。因此，一般將頻域分析作為時(shí)域分析的有效補(bǔ)充或者有時(shí)可作為時(shí)域分析的驗(yàn)證，通過(guò)兩種方法綜合判定被檢測(cè)基樁質(zhì)量及完整性，結(jié)論更加可靠。

2　低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1樁頭的清理工作

樁頭是施加荷載及接收發(fā)射波信號(hào)的關(guān)鍵，必須做好清理工作。很多灌注樁在成樁時(shí)都會(huì)在樁頭留有浮漿，對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)確性影響較大，甚至?xí)霈F(xiàn)反向脈沖。所以測(cè)試人員決不能偷懶，置浮漿于不顧，而應(yīng)及時(shí)清理，將浮漿鑿除。傳感器要安放在樁頭，為方便安裝，同時(shí)也為了提供一個(gè)良好的錘擊平面，有必要對(duì)樁頭進(jìn)行打磨，確保樁頭平整光潔，沒(méi)有裂紋、破碎等現(xiàn)象。

2.2正確安裝傳感器

傳感器是測(cè)試中的重要部件，其自身性能和質(zhì)量直接關(guān)系到后面信號(hào)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。一般而言，質(zhì)量輕且離樁頭近的傳感器的傳遞性較好，接收的反射信號(hào)也較為真實(shí)。所以在安裝時(shí)常選擇牙膏作為耦合劑，也可在樁面上使用一些粘結(jié)劑，使傳感器更加牢固。為保證采集的信號(hào)更加準(zhǔn)確，能夠更真實(shí)地繪制波形曲線，應(yīng)采用高度靈敏的加速度傳感器。其安裝位置也頗為重要，實(shí)心樁應(yīng)安裝在距樁心2/3半徑的位置，空心樁則應(yīng)安裝在樁壁厚度的1/2處，并保證傳感器和錘擊點(diǎn)處于同一個(gè)水平面，且盡量和樁體的中心線成90度夾角。

2.3合理的激振操作

錘擊產(chǎn)生的能量應(yīng)能夠傳播到底部，且保證反射的信號(hào)不會(huì)太弱，不然都會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果。對(duì)于大樁，多選擇重量大的鐵球，能量大、脈沖寬，可檢測(cè)樁體深部缺陷。若異常處位于淺層，可利用小錘判斷。樁長(zhǎng)較大時(shí)，高頻波不易采集反射信號(hào)，所以常換做低頻率脈沖波，然后用高頻波檢測(cè)上部缺陷。

2.4信號(hào)采集及處理

選擇合理的儀器并設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，如果多次測(cè)量的結(jié)果偏差較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因并解決，盡量清除所有的不良影響因素。為防止過(guò)多的隨機(jī)干擾，可增強(qiáng)信號(hào)并增加激振和接受信號(hào)的次數(shù)。好的波形較為光滑，能夠精確地反映樁體實(shí)際情況，沒(méi)有振搗波形，且最終會(huì)回歸基線。

3　低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1樁身完整性質(zhì)量檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

隨著樁基完整性檢測(cè)方法的不斷進(jìn)步，樁基規(guī)范對(duì)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(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的依據(jù)。由于這種檢測(cè)方法只是對(duì)樁基本身的材料、尺寸、缺陷度等幾方面的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，所以這種劃分方法和這種檢測(cè)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(cè)樁基承載力，并且這種檢測(cè)方法對(duì)于樁基本身的承載力依賴較大，完全憑檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，因此在實(shí)際施工過(guò)程中完全可能存在低應(yīng)變法檢測(cè)的樁身存在嚴(yán)重缺陷。在設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)承載力保守的情況下，靜荷載試驗(yàn)仍然是可以通過(guò)的，低應(yīng)變檢測(cè)合格的樁基，如果樁端沒(méi)有打入持力層，其承載力也有可能不滿足設(shè)計(jì)要求。所以這種檢測(cè)方法不能定量，低應(yīng)變檢測(cè)樁基方法還只能是一種檢測(cè)樁身缺陷的定性分析方式。

3.2不同類型樁的缺陷特征

樁身完整性檢測(cè)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。樁身的缺陷對(duì)于預(yù)制樁來(lái)說(shuō)，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(méi)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(duì)于灌注樁樁身的完整性檢測(cè)過(guò)程比較繁雜，因?yàn)闃冻尚椭蟛豢梢?jiàn)，其質(zhì)量不僅受到施工過(guò)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(huì)斷裂。還有開(kāi)挖時(shí)機(jī)械的損壞，這類樁的檢測(cè)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(huì)使曲線更加混亂，分析過(guò)程就會(huì)困難重重。而樁周圍的土對(duì)曲線影響也較大，因?yàn)橥梁蜆锻瑫r(shí)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(huì)突變，這就對(duì)應(yīng)力波的傳播造成了嚴(yán)重的干擾。還因?yàn)槠浔旧頃?huì)出現(xiàn)反射情況，使缺陷判斷的難度大大增加，在檢測(cè)過(guò)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(guò)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(huì)受到施工時(shí)給相鄰樁帶來(lái)的干擾，如果施工中沒(méi)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(wèn)題就難以保證，特別是淺部，頻繁出現(xiàn)的缺陷是斷裂。

3.3深部缺陷檢測(cè)問(wèn)題

低能量高頻入射波傳播時(shí)衰減嚴(yán)重，傳遞的深度有限，不宜用

于長(zhǎng)大樁測(cè)試，而高能量低頻寬脈沖有利于深部缺陷的檢測(cè)。樁底混凝土與樁端持力層阻抗相差越大越容易測(cè)出樁底反射波，強(qiáng)度高、齡期長(zhǎng)的樁在相同施工條件下樁底反射更明顯，都說(shuō)明了樁周土阻力、樁身強(qiáng)度、樁身阻抗多變對(duì)應(yīng)力波的影響，使得我們的樁身有效測(cè)試深度變化大，有時(shí)很難測(cè)出深部缺陷。

3.4地質(zhì)條件對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

由于土層的突變，造成樁周土的波阻抗發(fā)生了變化。當(dāng)樁周土從軟土層變化到硬土層時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生類似擴(kuò)徑的反射波，而硬土層中有軟弱的樁周土夾層時(shí)，會(huì)在相應(yīng)界面處形成類似縮徑的反射波。只有了解地質(zhì)情況、考慮樁周土對(duì)采集波形的影響，才能對(duì)基樁質(zhì)量產(chǎn)生合理判斷。要仔細(xì)分析哪些缺陷是因施工質(zhì)量引起的，哪些受樁身構(gòu)造、成樁工藝、土層影響造成的類似缺陷信號(hào)，應(yīng)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，參照本地區(qū)、本場(chǎng)地的同類型樁進(jìn)行綜合分析，方可得到較為準(zhǔn)確的判斷結(jié)果。對(duì)于嵌巖樁，要看樁底沉渣、樁端持力層，如果嵌巖程度良好，可視為桿件的固定端，那么嵌巖樁的樁底反射波形與激振脈沖方向是相反的。當(dāng)樁底的巖石與樁身混凝土的波阻抗相差不大時(shí)，樁底反射不易識(shí)別。如在同一場(chǎng)地、同一施工條件下其他樁樁底反射不明顯，而有些樁能測(cè)出明顯的樁底反射，有可能是樁底沉渣較厚。

4　結(jié)束語(yǔ)

為確保樁基穩(wěn)定可靠，需采用合理的方法對(duì)其性能加以測(cè)試。低應(yīng)變反射波法具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中還需進(jìn)一步完善。低應(yīng)變檢測(cè)作為一種基樁檢測(cè)方法在實(shí)際工程應(yīng)用中有其優(yōu)越性，但同時(shí)也有其局限性，其所能獲取的信息尚不足以對(duì)缺陷做出較為準(zhǔn)確的定量判斷，對(duì)于工程中發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重缺陷的樁還應(yīng)結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行復(fù)查，不同地質(zhì)概況會(huì)對(duì)低應(yīng)變的實(shí)測(cè)波形產(chǎn)生影響，這種影響往往會(huì)導(dǎo)致誤判，有必要結(jié)合其他檢測(cè)方法來(lái)一起驗(yàn)證，并最終作出綜合判定，以減少誤判率。由于設(shè)備輕便、檢測(cè)速度快、對(duì)場(chǎng)地要求小等特點(diǎn)，低應(yīng)變法在各種樁基檢測(cè)工程中得到了廣泛的應(yīng)用,但仍存在一些問(wèn)題。只有不斷改善檢測(cè)儀器的性能和質(zhì)量，研究更優(yōu)越的樁基檢測(cè)技術(shù)，把樁基檢測(cè)方法與智能信號(hào)分析方法結(jié)合起來(lái),樁基檢測(cè)技術(shù)才能得到更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

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P623[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-185-2

何東曉（1975～），男，大學(xué)?？疲ū究圃谧x），工程物探工程師，研究方向?yàn)槲锾健?/p>