關(guān)于低應(yīng)變檢測基樁完整性的幾點(diǎn)思考

顧國強(qiáng)

摘 要 目前，低應(yīng)變法已經(jīng)成為測試基樁結(jié)構(gòu)完整性的重要措施，具備效率高、成本低等多方面的優(yōu)勢，因此被廣泛用于各類工程建設(shè)項(xiàng)目中。不過，采用低應(yīng)變方法對基樁完整性進(jìn)行檢測時(shí)依然存在一定的局限性。本文低應(yīng)變檢測樁基完整性過程中出現(xiàn)的各類問題開展了深入探討并給出了合理化的改善建議。

關(guān)鍵詞 低應(yīng)變法;基樁;檢測;完整性

對各類樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具備高承載力、良好的抗裂性、效率高、成本低等眾多優(yōu)勢，成為當(dāng)前樁基礎(chǔ)施工的主流方法。其中，完整性是對樁身截面尺寸、材料致密度與連續(xù)性進(jìn)行評價(jià)的綜合指標(biāo)。同時(shí)，低應(yīng)變法因其具備操作過程方便、運(yùn)行成本低等眾多優(yōu)點(diǎn)被作為當(dāng)前完整性測試的常規(guī)方法。

1低應(yīng)變法概述

在當(dāng)前的大部分工程應(yīng)用中通常選擇瞬態(tài)反射波法來測試樁身質(zhì)量信號，主要通過瞬態(tài)激振設(shè)施對樁頂實(shí)施激振，使樁頂形成小幅位移，并使樁體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力波及發(fā)生反射的過程。當(dāng)樁體的波阻抗出現(xiàn)變化后，將會在信號曲線變化規(guī)律方面表現(xiàn)出明顯的區(qū)別，根據(jù)這些曲線的特定形態(tài)便可以有效判斷基樁的異常狀態(tài)?？紤]到波阻抗受到多種不同因素的影響，因此采用低應(yīng)變法不能對這些異常狀況進(jìn)行準(zhǔn)確分析。在實(shí)際測試中當(dāng)異常情況出現(xiàn)后，還需利用其他方法進(jìn)一步對其實(shí)施驗(yàn)證[1]。

2樁基現(xiàn)場檢測的具體流程

2.1 樁基的測試流程

在首先開展相關(guān)準(zhǔn)備工作時(shí)，要對樁基進(jìn)行檢測時(shí)需要采集各類數(shù)據(jù)，為了能夠得到精度更高以及更加符合真實(shí)情況的數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)置合理的提前量，充分做好各項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作，確保后續(xù)項(xiàng)目能夠得以快速推進(jìn)，包括采集各個(gè)應(yīng)用資源并對其全面整理，同時(shí)還要對應(yīng)用設(shè)備開展適應(yīng)性與針對性分析。因此必須使各項(xiàng)準(zhǔn)備工作達(dá)到預(yù)期的完整狀態(tài)，才能獲得所需精度的測試結(jié)果;同時(shí)，還要進(jìn)一步完善檢測的流程：檢測開始之前，必須先詳細(xì)檢驗(yàn)各個(gè)儀器設(shè)備是否滿足完整性要求，保證各個(gè)儀表與檢測設(shè)施的功能能夠正常運(yùn)行，并嚴(yán)格按照各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)來設(shè)置參數(shù);在清理階段應(yīng)固定柱頭的位置，確保其能夠始終保持穩(wěn)定狀態(tài);為了能夠更加方便進(jìn)行信號接收，應(yīng)把傳感器安裝在樁頂?shù)脑O(shè)定位置，同時(shí)合理選擇激振程度;通過選擇合理的波形曲線作為后續(xù)研究的參考依據(jù);對上述得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理并根據(jù)實(shí)際情況得到合理的結(jié)論。

2.2 注意事項(xiàng)

在開展上述各項(xiàng)工作的過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對柱頭部位進(jìn)行充分清理，確保其表面達(dá)到設(shè)定的潔凈度條件，避免出現(xiàn)雜物或者是發(fā)生破損的情況，根據(jù)之前相關(guān)檢測工作的開展情況可知，雖然可以根據(jù)檢測指標(biāo)來改變傳感器的應(yīng)用類型，或通過應(yīng)用不同的安裝方法來獲得特定的振源形式，但遇到浮漿環(huán)境時(shí)，檢測過程中采集的各個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率及其處理效率都無法滿足預(yù)定要求，此外，檢測信號時(shí)淺層區(qū)還會產(chǎn)生非常不穩(wěn)定的現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)反向脈沖的現(xiàn)象，主要是因?yàn)闊o法使浮漿和混凝土結(jié)構(gòu)成為一個(gè)統(tǒng)一的均勻體，兩者間將會形成明顯的分界面，同時(shí)對反射波也會造成明顯的影響。

為保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集能夠順利進(jìn)行，必須正確安裝傳感器。首先，要合理選擇傳感器安裝方式并正確使用耦合劑?？梢赃x擇牙膏作為耦合劑以達(dá)到干凈實(shí)用的要求。黃油雖然具備良好的黏性好，但會對設(shè)備造成污染，特別是在夏天溫度較高的情況下黃油更易發(fā)生流動而對設(shè)備衛(wèi)生造成不利影響。石膏可以快速彌補(bǔ)樁頭的凹陷縫隙。同時(shí)，也可以通過為安裝面多放置黏結(jié)劑的方法并對傳感器進(jìn)行單向用力旋轉(zhuǎn)使其形成緊密貼合狀態(tài)。

檢測質(zhì)量水平會受到激振錘類型的較大影響。其中，小錘具有能量低、質(zhì)量輕、脈沖窄的特點(diǎn)，因此采用小錘測試大樁時(shí)，當(dāng)信號還未傳輸?shù)街讌^(qū)域就已經(jīng)完全衰減，即使能夠傳輸?shù)街椎^續(xù)反射回來并能被收集的信號也非常微弱而導(dǎo)致無法內(nèi)部結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確判斷的情況。所以，在檢測大樁結(jié)構(gòu)時(shí)需選擇能量高、重量大的大鐵球來產(chǎn)生更寬的脈沖，從而更好地檢測樁底及其內(nèi)部缺陷結(jié)構(gòu)[2]。

3低應(yīng)變檢測管樁的局限性

3.1 低應(yīng)變理論的適用性

采用反射波進(jìn)行測試的理論依據(jù)來自于一維線彈性桿件的分析模型，在檢測期間基樁需滿足以下條件：長細(xì)比需達(dá)到5以上，瞬態(tài)激勵(lì)脈沖中的有效高頻分量波長和樁之間的橫向尺寸要大于5，樁身的截面應(yīng)具備特定的外形結(jié)構(gòu)，在應(yīng)力波的傳播期間要保證平截面的假定都成立。但在實(shí)際應(yīng)用中需注意，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁屬于圓環(huán)柱體結(jié)構(gòu)，并不能將其視為一維彈性桿件。由此可見，不能簡單使用桿件模型來表示圓環(huán)柱體中的應(yīng)力波傳播過程。

以應(yīng)力波反射法對大直徑管樁進(jìn)行檢測時(shí)，當(dāng)采用激振錘對樁頂?shù)哪骋稽c(diǎn)進(jìn)行敲擊時(shí)將會產(chǎn)生集中荷載效果，此時(shí)形成的應(yīng)力波除了會在縱向上傳播外還會沿管壁環(huán)向進(jìn)行傳播。因此，可以將應(yīng)力波傳播看成是三維的變化過程，同時(shí)受到樁頂高頻波影響后，將無法準(zhǔn)確判斷樁身的缺陷。以上各項(xiàng)因素使得建立在一維波動理論基礎(chǔ)上的動力測試方法具有較大的誤差。采用低應(yīng)變方法測試管樁結(jié)構(gòu)時(shí)，把激振點(diǎn)設(shè)定成和傳感器成直角分布的位置，可以有效降低高頻干擾波峰，但不能徹底消除高頻波所造成的影響。

3.2 管樁結(jié)構(gòu)的特殊性

（1）當(dāng)管樁下部出現(xiàn)土塞或產(chǎn)生積水時(shí)，都會使樁身的缺陷檢測產(chǎn)生偏差。

（2）預(yù)應(yīng)力管樁屬于圓環(huán)柱體結(jié)構(gòu)，從嚴(yán)格意義上來說已經(jīng)不能適用一維彈性桿件的假設(shè)模型。并且在實(shí)際情況下，樁屬于一個(gè)三維體，同時(shí)樁身中的各個(gè)缺陷在分布位置與形狀方面也具有明顯的隨機(jī)分布特點(diǎn)。

（3）當(dāng)施工期間由于挖土或機(jī)械運(yùn)輸?shù)纫蛩貙?dǎo)致樁身發(fā)生傾斜而使管樁扭曲時(shí)，采用低應(yīng)變方法進(jìn)行檢測時(shí)，因?yàn)槭軝z樁只受到水平方向的壓力，在預(yù)壓應(yīng)力作用下，并不會形成明顯的裂縫，在樁身上也可能不會產(chǎn)生裂縫結(jié)構(gòu)而改變阻抗的情況。這就導(dǎo)致低應(yīng)變檢測方法可能出現(xiàn)缺陷的漏測現(xiàn)象。

4結(jié)束語

采用低應(yīng)變法對基樁進(jìn)行完整性測試具備操作方便、效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于常規(guī)的普查工作，但也存在某些局限性，在實(shí)際測試中需要根據(jù)基樁質(zhì)量進(jìn)行綜合評定，防止樁質(zhì)量出現(xiàn)錯(cuò)誤評定的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張龍，孫亞霖.低應(yīng)變法在基樁完整性檢測中的運(yùn)用研究[J].公路與汽運(yùn)，2018，（05）：127-129.

[2] 李萍，孟歡.四種常用基樁完整性檢測方法在工程中的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)（下半月），2018，18（03）：49.