低應(yīng)變反射波法對(duì)樁體完整性檢測的誤判因素分析

呂航 劉力豪 肖明 胡瑤

【摘 要】文章通過工程實(shí)例探討了測試盲區(qū)、理論缺陷、微裂縫、外界因素、有效檢測深度等對(duì)于低應(yīng)變檢測結(jié)果發(fā)生誤判的可能，并就樁基檢測中容易出現(xiàn)誤判的各種情況進(jìn)行分析，總結(jié)出防止嚴(yán)重誤判的方法。

【關(guān)鍵詞】測試盲區(qū)；理論缺陷；外界因素

近年來，低應(yīng)變反射波法因測試方便，速度快，價(jià)格較低等特點(diǎn)得到了廣泛使用。但其本身的一些問題，如測試盲區(qū)、理論缺陷、微裂縫影響、外界因素等對(duì)最后波形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，最終導(dǎo)致對(duì)基樁缺陷的誤判，給工程帶來較大損失。文章就樁基檢測中容易出現(xiàn)誤判的各種情況進(jìn)行分析，總結(jié)出防止嚴(yán)重誤判的方法。

一、方法的自身問題

（一）測試盲區(qū)。低應(yīng)變反射波檢測法的理論假設(shè)之一是平截面假設(shè)，在實(shí)際測試中手錘對(duì)樁體表面敲擊而產(chǎn)生的振動(dòng)波實(shí)際上是個(gè)球面波，只有在樁體中傳播到一定深度后才能近似地看作平面波，應(yīng)力波在樁頭附近產(chǎn)生的大量雜亂反射會(huì)大大干擾缺陷反射波的強(qiáng)度和形狀，導(dǎo)致誤判。

此外，敲擊樁面產(chǎn)生的應(yīng)力波在遇到缺陷后將出現(xiàn)上行波和下行波兩種波形，應(yīng)力波遇到缺陷后產(chǎn)生的上行反射波信號(hào)往往將被能量較大的下行主波所掩蓋，故在實(shí)測信號(hào)中很難識(shí)別出樁體淺部缺陷。事實(shí)上，在大量實(shí)踐中我們總結(jié)出如下經(jīng)驗(yàn)公式見1-1、1-2，如缺陷位置滿足以下條件，會(huì)使波動(dòng)性狀不明，表現(xiàn)為大振幅低頻信號(hào)，很易與常見的樁體離析缺陷波形混淆，最終導(dǎo)致嚴(yán)重誤判。

λ=δ·Co （1-1）

λ/△h≥5 （1-2）

上式中，λ—下行波波長；δ—應(yīng)力波的周期；Co—應(yīng)力波的波速；△h—樁頭距離缺陷的長度。

故在實(shí)際檢測中必定會(huì)有一個(gè)測試盲區(qū)，該區(qū)的深度與樁徑、錘重及敲擊力度、樁頭表面的剛度和平整度有關(guān)。在本次研究中得到一個(gè)大致的經(jīng)驗(yàn)公式，如樁徑為Φ800，采用錘重W（g），敲擊力度P（kpa），其影響深度為：△h=（1.2～1.35）d·P/W，如果一味忽視則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重誤判。

（二）理論模型缺陷。基樁低應(yīng)變反射波法的基本理論是一維波動(dòng)方程，采用信號(hào)擬合技術(shù)。該技術(shù)由于樁土介質(zhì)太復(fù)雜，并不成熟，在工程實(shí)踐中，大量使用的是時(shí)域波形分析。該法是通過在缺陷反射界面處入射波和反射波幅值的變化來達(dá)到對(duì)缺陷進(jìn)行判斷，而在實(shí)際操作中，如果遇到波阻抗?jié)u變的情況則無法進(jìn)行評(píng)判，而阻抗?jié)u變范圍如果與反射波長的比值越小，則樁體缺陷越難判斷。

（三）有效檢測深度。實(shí)際上該法的檢測深度是有一個(gè)上限的，并非對(duì)于任何樁長的灌注樁都可以達(dá)到通長檢測的效果，其原因主要在于應(yīng)力波自身的能量衰減，儀器的測試精度和性能。目前低應(yīng)變有效檢測長度為30倍樁徑左右，特別應(yīng)注意的是，如在測樁中出現(xiàn)有效樁長不能覆蓋實(shí)際樁長時(shí)，必須采用其他方法。

二、其他因素影響

（一）土層影響。土層的影響主要是由于樁周局部硬土層與樁體緊密結(jié)合在一起，由于附著的泥土密度不一，阻抗大小也不同，造成整個(gè)樁體的阻抗變化，在反射波形的形狀判讀中容易與擴(kuò)徑或縮徑的波形混淆，極易判為樁身的缺陷，實(shí)際上樁體并無擴(kuò)徑或縮徑的問題，這樣一根正常完整的樁體卻被誤判為樁體缺陷，導(dǎo)致不必要的樁體開挖修補(bǔ)，從而產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（二）樁身構(gòu)造影響。鋼筋的彈性模量約為C20砼彈性模量的10倍左右，應(yīng)力波在鋼材中的傳播速度約為砼的1.5倍，混凝土樁體內(nèi)有無鋼筋籠對(duì)于樁體阻抗有較大的影響。按照普通的設(shè)計(jì)，一般鋼筋籠的長度約為樁長的1/3左右，在鋼筋籠末端位置處會(huì)出現(xiàn)較大的阻抗變化，對(duì)此要謹(jǐn)慎分析，否則極易出現(xiàn)誤判。

（三）微裂縫影響。低應(yīng)變應(yīng)力波如果遇到0.01mm寬度的水平微裂縫，由于微裂縫的分隔造成樁體分離使應(yīng)力波無法穿過該空格，形成與斷樁相似的波形，此類缺陷可采用高應(yīng)變反射波檢測法。

三、工程實(shí)例分析

四川某建筑工地共有186根樁，其樁徑為C30，Φ800～ Φ1200的人工挖孔灌注樁，平均樁長為26m。該工程的地質(zhì)情況很差，從上到下依次為：（1）雜填土，厚0.6m；（2）砂土，厚1.2m；（3）淤泥，厚16～18m。該工程先請(qǐng)了當(dāng)?shù)氐囊患覚z測單位做了低應(yīng)變?cè)嚇稒z測，結(jié)果為Ⅰ類樁有128根，Ⅱ類樁有58根，沒有不合格的樁。后來業(yè)主又聘請(qǐng)另外一家檢測單位對(duì)所有基樁進(jìn)行了樁基靜載荷試驗(yàn)，結(jié)果有18根樁不合格，達(dá)不到規(guī)定強(qiáng)度要求，且承載力偏低較多，平均比設(shè)計(jì)值偏低25%，其中有3根樁竟然比設(shè)計(jì)值低到40%以上，嚴(yán)重不符合要求，這引起了三個(gè)單位之間的爭議與矛盾。

對(duì)本次結(jié)果會(huì)有如此大的誤判，原因主要有以下三點(diǎn)：（1）第一家檢測單位沒有認(rèn)真研究工程地質(zhì)報(bào)告，對(duì)第二層與第三層之間典型的軟硬土交界面附近的反射重視不夠；（2）本次檢測的測試盲區(qū)達(dá)3.2m，其中12根不合格的測樁的缺陷為淺部斷樁，位于測試盲區(qū)內(nèi)，第一家檢測單位忽略了這個(gè)問題，把淺部斷樁也檢測為好樁，予以通過；（3）本次檢測中采用的儀器精度不夠，及樁側(cè)土阻力的原因?qū)е掠行z測深度為25m，不能覆蓋全部樁長30m的范圍，因此有6根樁端出現(xiàn)嚴(yán)重離析問題的樁沒有被檢測出來。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：呂航（1992.07- ），女，四川德陽人，四川理工學(xué)院土木工程學(xué)院。