低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的有效利用

王東研

摘要：在樁基檢測的過程中，最為常見的檢測方法為低應(yīng)變反射波法，這種方法具有數(shù)據(jù)采集快，使用成本低和檢測準(zhǔn)確等優(yōu)勢，為了提高低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的實(shí)際利用效果，本文在對低應(yīng)變反射波法的基本原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的案例，對低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的有效利用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變反射波；樁基檢測；有效利用

引言

在城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快中，各種大規(guī)模建筑物使建筑結(jié)構(gòu)逐漸向著高層化和大型化的方向進(jìn)行發(fā)展，而在對這些建筑物進(jìn)行建設(shè)的過程中，常常會采用樁基作為工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式，樁基屬于一種地下隱蔽工程，由于施工流程銜接較為緊密，施工技術(shù)較為復(fù)雜，極易受到外界因素的影響，從而對樁基的整體承受能力進(jìn)行影響，針對這樣的情況，就需要對樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測，以此來對樁基工程質(zhì)量進(jìn)行控制，而低應(yīng)變反射波法就是目前樁基檢測中較為有效準(zhǔn)確的一種檢測方法。

1低應(yīng)變反射波法的基本原理

低應(yīng)變反射波法又被成為時(shí)域法，主要指的是在一定時(shí)間中對樁基的振動(dòng)曲線進(jìn)行分析，也就是說在采用相應(yīng)的設(shè)備對樁基進(jìn)行瞬態(tài)振動(dòng)，對樁頂速度隨時(shí)間的變化曲線和規(guī)律進(jìn)行研究，以此來對樁基的質(zhì)量進(jìn)行判斷，而進(jìn)行瞬態(tài)振動(dòng)最為簡單的方法就是采用錘子用力敲擊樁頂，使樁基頂部的速度傳感器接收到樁頂?shù)恼駝?dòng)情況，以此來獲得振動(dòng)曲線。

在對低應(yīng)變反射波的基本原理進(jìn)行研究之前，需要對樁身完整性和質(zhì)量對脈沖波之間的關(guān)系進(jìn)行分析，在對樁基的振動(dòng)曲線進(jìn)行研究的過程中，可以將樁基看成一維彈性桿，在對樁基一端進(jìn)行瞬態(tài)激振的時(shí)候，會產(chǎn)生相應(yīng)的瞬態(tài)脈沖力，這樣的應(yīng)力會按照一定的速度沿著樁基向另外一端進(jìn)行傳播，應(yīng)力在傳播的過程中如果遇到界面的波阻抗的時(shí)候會發(fā)生變化，也就是說會在此波阻抗的影響下產(chǎn)生反射波，而另外一部分應(yīng)力會繼續(xù)向另外一端進(jìn)行傳播，這一部分應(yīng)力被稱為透射波，透射波和反射波共同構(gòu)成所產(chǎn)生的應(yīng)力。

根據(jù)以上公式和樁基界面中完整程度，可以得出這樣幾個(gè)方面的內(nèi)容：首先是樁基的質(zhì)量和完整性沒有發(fā)生變化，波阻抗不變，此時(shí)在樁基中所傳播的全部應(yīng)力能夠直接透過界面向另外一端進(jìn)行傳播；在另外一個(gè)方面，如果說樁基本身存在有質(zhì)量問題，比如說樁身中夾雜了水泥或者沉渣等，界面下段的阻抗會變小，反射波與入射波保持一致；在樁身出現(xiàn)擴(kuò)徑的現(xiàn)象時(shí)，擴(kuò)徑部分的阻抗會變小，而反射波與入射波反相；樁基如果在風(fēng)化基巖上的時(shí)候，由于樁身密度的變化，樁身上端的阻抗要比下段的阻抗低，反射波與入射波同向，如果說樁基本身的密度與風(fēng)化基巖的密度保持大致一致的情況下，樁基底部將不會出現(xiàn)反射波。根據(jù)以上屬于可以知道低應(yīng)變反射波法檢測樁基質(zhì)量的基本原理，在實(shí)際的樁基檢驗(yàn)當(dāng)中，需要根據(jù)樁基本身所處的環(huán)境和實(shí)際情況，采用此方法來對樁基的質(zhì)量進(jìn)行確定。

2低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的有效利用

2.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)

為了提高低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的實(shí)際效果，需要在數(shù)據(jù)采集和分析的過程中注意以下內(nèi)容：首先是需要根據(jù)樁基的實(shí)際情況和施工現(xiàn)場情況，采取合適的激振設(shè)備來對樁基進(jìn)行敲打，以此來獲得所需要的震蕩信號，從而形成低應(yīng)變曲線圖，并且在錘擊的過程中，為了保證信號的可靠性，消除其中所產(chǎn)生的干擾信號，一般情況下可以增加安裝點(diǎn)點(diǎn)和錘擊點(diǎn)，傳感器的安裝位置與樁基頂部需要保證緊密結(jié)合，對于不同種類的樁，需要對傳感器的位置進(jìn)行合適選擇。注意錘擊的方式，一般情況下，激振能量與脈寬取決于激振工具的形式、重量和打擊力度，激振工具對樁的作用力度越短促，所形成的脈沖時(shí)間越窄，而作用的時(shí)間越長，激發(fā)頻率也會相對應(yīng)的提高，所以說針對不同形式的樁基檢測，需要對激振工具和作用的力度進(jìn)行控制和確定。

2.2數(shù)據(jù)處理技術(shù)

為了提高低應(yīng)變曲線圖的明顯程度，可以在實(shí)際的樁基檢測當(dāng)中應(yīng)用濾波技術(shù)，針對不同形式和不同直徑的樁需要采用不同的低通濾波值。另外一種是曲線放大技術(shù)，曲線放大技術(shù)主要包括了線性放大和指數(shù)放大，線性放大主要指的是對細(xì)小缺陷的放大，而指數(shù)放大主要能夠?qū)⒏鱾€(gè)反射面更加明顯，但是在采用指數(shù)放大技術(shù)的過程中，可能會使曲線出現(xiàn)扭曲的現(xiàn)象，在一定程度上影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以說一般采用線性放大技術(shù)。最后是缺陷處信號重復(fù)反射問題的識別，如果缺陷產(chǎn)生在一半樁長以內(nèi)，就會產(chǎn)生二次反射疊加在曲線上，這樣的曲線疊加會影響檢測的實(shí)際過程，從而導(dǎo)致誤判現(xiàn)象的出現(xiàn)，針對這樣的問題需要進(jìn)行認(rèn)真區(qū)分，一般情況下，可以通過對反射界面等時(shí)距的現(xiàn)象進(jìn)行分析，來對信號疊加問題進(jìn)行區(qū)別。

3實(shí)例分析

該樁基的直徑為500mm，有效樁長為17.50m，在對樁基進(jìn)行檢測的過程中，采用尼龍錘對樁基頂部進(jìn)行敲打，但是所采集到的信號為低頻率震蕩信號，根據(jù)這樣的信號無法對樁基所存在的問題進(jìn)行判斷，結(jié)合樁基周圍的實(shí)際情況，可以基本判斷出樁基出現(xiàn)問題的部位為樁基淺部，但是這一部分為檢測盲區(qū)，根據(jù)這樣的實(shí)際情況，可以采用高頻激振設(shè)備來獲得相應(yīng)的震蕩信號，也就是說采用鐵錘敲打樁基，獲得變化更為明顯的低應(yīng)變曲線圖，在對所產(chǎn)生的高頻率震蕩信號進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，在樁基0.70m處出現(xiàn)同向反射，并且在1.30m處伴隨有二次反射，并且根據(jù)低應(yīng)變曲線可以發(fā)現(xiàn)在樁基0.70m處的同向反射波較為尖銳，根據(jù)低應(yīng)變發(fā)射波的檢測原理可以知道，在此樁基的0.70m處有裂紋出現(xiàn)，為了保證驗(yàn)證結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性，對此樁基開挖1m，經(jīng)過實(shí)地觀察發(fā)現(xiàn)，樁基的0.70m處確實(shí)有裂紋的出現(xiàn)，與采用低應(yīng)變反射波法檢測的結(jié)果一致。另外經(jīng)過對施工現(xiàn)場的勘察之后，發(fā)現(xiàn)樁基出現(xiàn)裂縫的主要原因是在實(shí)際施工的過程中，樁基的樁頂較高，在樁成型之后，采用機(jī)械開挖的過程中碰撞到了樁體，從而形成了裂縫。

4結(jié)語

作為一項(xiàng)比較方便的樁基檢測方法，低應(yīng)變反射波法在實(shí)際的應(yīng)用過程中包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析等兩方面的內(nèi)容，結(jié)合樁本身的特點(diǎn)和樁基的施工情況，對其中的檢測細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真對待，以此來提高檢測的準(zhǔn)確程度，但是由于樁基問題形成的原因不同，目前低應(yīng)變反射波法在實(shí)際的應(yīng)用中還存在一定的局限性，這就需要人們對其進(jìn)行不斷的研究，促進(jìn)此檢測方法的不斷成熟。