影響建筑樁基檢測(cè)質(zhì)量的因素研究

曹 勇

(太原市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇期，各種高層、超高層建筑如雨后春筍般出現(xiàn)。建筑高度的增加對(duì)樁基的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，尤其對(duì)于地基不良的區(qū)域，樁基礎(chǔ)是一種常見(jiàn)的地基承載能力增強(qiáng)手段，而樁基質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)建筑安全的影響巨大，質(zhì)量不合格的樁基將直接威脅結(jié)構(gòu)安全。綜合利用各類檢測(cè)技術(shù)對(duì)建筑物樁基質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)估是保障結(jié)構(gòu)安全的重要手段，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果也可以為需要加固處理的樁基提供參考依據(jù)。樁基檢測(cè)主要包含承載能力和完整性檢測(cè)，樁身完整性檢測(cè)是其中最為基本和關(guān)鍵的內(nèi)容，目前我國(guó)建筑樁基檢測(cè)技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的是應(yīng)力波反射法，其具有快速便捷、高效經(jīng)濟(jì)、覆蓋面廣等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際工程中，有諸多因素影響樁基檢測(cè)的質(zhì)量，若考慮不周，有些甚至可以得出完全相反的檢測(cè)結(jié)論。鑒于該方法應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文主要對(duì)影響因素進(jìn)行分析，探討其不利影響，提出應(yīng)對(duì)措施，對(duì)提高樁基檢測(cè)質(zhì)量有一定的借鑒意義。

1 應(yīng)力波反射法

應(yīng)力波是利用彈性介質(zhì)的連續(xù)性，頂部用激振錘等物體敲擊產(chǎn)生彈性應(yīng)力，彈性應(yīng)力在連續(xù)介質(zhì)中以波的形式傳播，形成應(yīng)力波。應(yīng)力波反射法是基于應(yīng)力波在樁身中反射傳播理論的一種樁基檢測(cè)方法，利用錘子、鐵棒等震源敲擊樁頂，在激振力作用下，樁頂因振動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力波沿樁身向下傳播，若遇缺陷或到達(dá)樁底，波阻抗會(huì)發(fā)生變化，安放在樁頂?shù)膫鞲衅鲿?huì)根據(jù)回波的時(shí)間及相位特征得出缺陷性質(zhì)和位置。由于樁頂激振荷載遠(yuǎn)小于樁身承載力，樁身沿豎向只有彈性變形，不產(chǎn)生位移。

2 應(yīng)力波反射法檢測(cè)樁基的影響因素及對(duì)策

應(yīng)力波法作為一種較為常用的樁基檢測(cè)方法，受到很多人為和外界環(huán)境因素的影響，從性質(zhì)上分主要包括人為因素和外界環(huán)境因素，依據(jù)影響因素種類的不同進(jìn)行分析。

2.1 樁頭的處理問(wèn)題

樁頭處理的好壞對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)和準(zhǔn)確性影響很大，因此，樁基檢測(cè)開(kāi)始前應(yīng)先按照相關(guān)要求處理樁頭。傳感器與樁頭結(jié)合面、錘擊面應(yīng)與樁身軸線垂直，保證平整堅(jiān)實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可用砂輪機(jī)打磨處理，若有灰塵和碎屑應(yīng)清理干凈，必要時(shí)可用水沖洗，但事后應(yīng)將水漬清除并做干燥處理。

實(shí)心樁和空心樁由于樁型不同，檢測(cè)時(shí)其處理位置也不同。實(shí)心樁一般應(yīng)在距離樁中心2/3R的位置打磨出3個(gè)～4個(gè)垂直于樁身軸線的平面安放傳感器，樁中心打磨出一個(gè)平面作為激振點(diǎn)；而空心樁傳感器和激振點(diǎn)與樁中心的連線應(yīng)垂直，且二者應(yīng)布置在樁壁厚的一半位置處。為避免雜波影響，樁頭頂部鋼筋籠應(yīng)處理，處理原則以出露高度適中、不影響錘擊激振和不影響淺部缺陷判讀為準(zhǔn)，保證信號(hào)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

2.2 傳感器的選擇與布置

常用的傳感器包括速度傳感器和加速度傳感器。傳感器作為采集檢測(cè)數(shù)據(jù)的重要工具，也是振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的橋梁，其選擇布設(shè)得當(dāng)與否，將直接影響檢測(cè)結(jié)果。為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，消除傳感器布設(shè)不當(dāng)帶來(lái)的不利影響，傳感器在安裝過(guò)程中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1)傳感器底面與樁身軸線保持垂直。2)為保證傳感器與樁頭混凝土的有效連接，應(yīng)使用流動(dòng)性和粘結(jié)性較好的耦合劑，確保傳感器與混凝土面的連接牢固可靠，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇常用的耦合劑，如牙膏、黃油、凡士林、洗潔精等。3)樁型不同傳感器安裝位置也不同，實(shí)心樁應(yīng)布置在距離樁中心2/3樁徑的位置，空心樁應(yīng)布置在樁壁厚度一半的位置。

2.3 樁側(cè)土層的影響

檢測(cè)人員一般只關(guān)注樁身波阻抗的變化，往往忽視樁側(cè)涂層性質(zhì)的變化給檢測(cè)數(shù)據(jù)帶來(lái)的影響。樁側(cè)土層主要是通過(guò)彈性模量沿樁身方向的變化影響檢測(cè)結(jié)果，使檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯(cuò)誤判讀，甚至得到完全相反的結(jié)論。比如，樁側(cè)土層由軟變硬，采集到的信號(hào)會(huì)顯示樁身波阻抗變大，得到擴(kuò)徑樁的結(jié)論；反之，會(huì)得到波阻抗變小，得到縮徑樁的結(jié)論。一般來(lái)說(shuō)，土層彈性模量差異越大，反射信號(hào)就越明顯。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)提前做好準(zhǔn)備工作，首先搜集與樁基所在位置的地質(zhì)勘察報(bào)告，掌握土層性質(zhì)信息和變化趨勢(shì)，尤其要對(duì)土層的含水量、容重、壓縮模量、內(nèi)摩擦角等基本信息有一定的了解，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中綜合考慮這些因素的影響，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)做出科學(xué)準(zhǔn)確評(píng)判。

2.4 激振設(shè)備的選擇

常用的激振設(shè)備有尼龍錘、橡皮錘、鐵錘、重型力棒等。一般來(lái)說(shuō)，激振設(shè)備材質(zhì)越軟，激振時(shí)間越長(zhǎng)，得到的脈沖信號(hào)越寬，應(yīng)力波頻率越低，在樁身中能量衰減就越慢，具體表現(xiàn)為應(yīng)力波可傳播至較深位置，對(duì)深部缺陷反映明顯；反之，激振設(shè)備材質(zhì)越硬，激振時(shí)間越短，得到的脈沖信號(hào)就越窄，應(yīng)力波頻率越高，能量衰減就越快，具體表現(xiàn)為應(yīng)力波傳播深度較小，對(duì)樁身淺部缺陷反映明顯。對(duì)于較長(zhǎng)的樁，應(yīng)避免使用小錘激振，一般使用重型力棒在樁頭激振，錘擊能量大使得應(yīng)力波傳播較深，容易發(fā)現(xiàn)樁身深部缺陷。此外，在樁頭激振時(shí)，應(yīng)盡量保持敲擊面與樁身軸線垂直，減少水平方向的雜波對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。因此，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)樁型、樁長(zhǎng)、樁周土體等的不同選擇合適的激振設(shè)備和激振方式，消除不利影響，得到準(zhǔn)確可靠的信號(hào)。

2.5 濾波的影響

濾波作為信號(hào)處理技術(shù)較為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)判斷樁身缺陷起著至關(guān)重要的作用。其主要目的是將原始信號(hào)中影響判讀的雜波過(guò)濾掉，只留下對(duì)樁身完整性判讀起主要作用的波形信號(hào)。應(yīng)力波反射法檢測(cè)樁身完整性，常常采用低通濾波的方式，而選擇合理的頻率上限值是得到合理結(jié)果的關(guān)鍵所在。上限值過(guò)小，容易過(guò)濾掉淺部缺陷信號(hào)，造成漏判；上限值過(guò)大，過(guò)濾不掉無(wú)用的雜波，達(dá)不到濾波的效果?；炷翗痘Ｒ?jiàn)的病害缺陷主要有斷樁、縮頸、蜂窩、夾泥、細(xì)集料集中等，應(yīng)力波檢測(cè)時(shí)表現(xiàn)為樁身波阻抗變小，皆呈現(xiàn)出“縮頸”信號(hào)，到底是哪一種缺陷，僅從時(shí)域曲線上是不容易區(qū)分的，因此，應(yīng)綜合考慮樁基類型、測(cè)得的頻域曲線、施工工藝、地層影響等因素對(duì)缺陷進(jìn)行判斷，避免武斷地下結(jié)論。

2.6 測(cè)試時(shí)間的影響

由于樁型、成樁工藝、樁身材料、外界環(huán)境等存在差異，測(cè)試時(shí)間的選擇較為關(guān)鍵，其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響也較大?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫濕度、成樁工藝、樁身材料強(qiáng)度、彈性模量等不同選擇合適的檢測(cè)時(shí)間，確保科學(xué)的檢測(cè)效果。比如，CFG樁樁身材料強(qiáng)度偏低，其強(qiáng)度隨其齡期增加而增大，只有當(dāng)樁身材料達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，樁頭激振出的應(yīng)力波才能通過(guò)樁身往下傳播，如果樁身材料未到齡期或不具有一定的強(qiáng)度，能量在樁身中衰減很快，信號(hào)傳播終止，得不到有效的信號(hào)，尤其對(duì)于大直徑長(zhǎng)灌注樁，其屬于大體積混凝土，混凝土材料水化和凝固時(shí)間較長(zhǎng)，更要注意選擇合適的檢測(cè)時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用為樁基工程質(zhì)量提供了保證，應(yīng)力波反射法作為一種常見(jiàn)的檢測(cè)手段，在實(shí)際工程中受到許多內(nèi)外部因素的影響。本文從樁頭的處理、傳感器的選擇布設(shè)、樁側(cè)土層的影響、激振設(shè)備的選擇、濾波的影響和測(cè)試時(shí)間的選擇等六個(gè)方面具體闡述了影響樁基檢測(cè)質(zhì)量的因素，并提出了有針對(duì)性的建議和措施?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程受到諸多因素的影響，如何識(shí)別和避免這些不利因素，消除其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響是擺在工程檢測(cè)人員面前的一道難題，我們應(yīng)該在實(shí)際工作中不斷改進(jìn)，提高樁基檢測(cè)成果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。