低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

黃磊

摘要：低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)是橋梁樁基檢測(cè)中較為簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，可以有效地檢測(cè)樁基中的質(zhì)量缺陷。 針對(duì)橋梁工程中的鉆孔灌注樁低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)基本原理、檢測(cè)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：樁基;低應(yīng)變反射波法;完整性檢測(cè)

1、 低應(yīng)變檢測(cè)法的基本原理

低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)主要是應(yīng)用能量相對(duì)較低的瞬間激振，從而使得樁基在彈性變形狀態(tài)下產(chǎn)生低振幅的振動(dòng)，并應(yīng)用數(shù)據(jù)采集設(shè)備接收樁基傳遞的應(yīng)力，再根據(jù)應(yīng)力波傳遞的傳遞理論和振動(dòng)理論判斷樁的施工質(zhì)量，該種檢測(cè)方法可以有效地檢測(cè)樁基中是否有夾渣、斷樁、縮頸等現(xiàn)象。

低應(yīng)變反射波法，其原理為建設(shè)樁基結(jié)構(gòu)為等截面的細(xì)長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu)，并且樁基周圍未受到側(cè)阻力的作用，在樁基頂端受到激振力和其他振動(dòng)后，在樁基結(jié)構(gòu)中形成應(yīng)力波，并沿著樁身向下傳遞，且應(yīng)力波在樁身中傳遞時(shí)以一維波動(dòng)方程的方式。并且假設(shè)樁身的桿件的截面為平面，桿件發(fā)生變形值與受力大小呈正比例關(guān)系。

2、 低應(yīng)變檢測(cè)法的數(shù)據(jù)采集

在低應(yīng)變反射波數(shù)據(jù)采集工作中，其準(zhǔn)備工作是否充分直接影響樁基檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性、可靠性。因此，為了提高低應(yīng)變反射波數(shù)據(jù)采集工作的準(zhǔn)確度，需要注意以下幾點(diǎn)：

2.1在樁基低應(yīng)變測(cè)試工作開展之前，需要切割開樁頭的鋼板，并對(duì)切割的部位進(jìn)行清理，除去樁頭的浮漿和碎渣，從而露出堅(jiān)硬、平針的混凝土表面，且樁基檢測(cè)時(shí)間需在澆筑成樁后的8d～15d。

2.2如樁基直徑較小，則選擇一個(gè)反射波接收點(diǎn)和錘擊點(diǎn)，如果測(cè)試數(shù)據(jù)顯示樁基存在缺陷，則需要增加數(shù)據(jù)接收點(diǎn)和錘擊點(diǎn)，從而提高測(cè)試準(zhǔn)確度，避免受其他外界因素的干擾，影響樁基測(cè)試數(shù)據(jù)的精度。同時(shí)，為了確保傳感器接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對(duì)于小直徑的水泥砂漿樁基，應(yīng)將傳感器布置在樁基端部的中間。

2.3根據(jù)樁基檢測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)可知，激振能量與脈寬主要與激振工作的重量、錘頭材料、打擊力度、外形尺寸等因素有關(guān)，若激振作用的時(shí)間越段，則激振力的含有較豐富的高頻波;而采用鐵錘敲擊樁基端部，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)波窄，并且尖，且具有較高的振動(dòng)頻率，在短樁和樁基缺陷較淺的樁基多采用該形式的激振波。

2.4對(duì)于樁基檢測(cè)的采樣間隔，若采樣間隔較大，樁基內(nèi)部的缺陷無(wú)法準(zhǔn)確的檢測(cè)到，且樁底反射波信號(hào)不明顯;若樁基檢測(cè)的采樣檢測(cè)較小，則無(wú)法準(zhǔn)確的識(shí)別樁基內(nèi)部的缺陷部位、缺陷類別，根據(jù)樁基檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)可知，一般采用樁基長(zhǎng)度的2～3倍作為樁基采樣頻率。

3、低應(yīng)變測(cè)樁技術(shù)的工程應(yīng)用

3.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

在低應(yīng)變樁基的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，首先需要對(duì)樁基的端部表面進(jìn)行預(yù)處理。在實(shí)際樁基測(cè)試中，需要鑿除樁基頂部的浮漿部分，以露出平整、新鮮的混凝土平面。然后利用角磨機(jī)對(duì)樁基混凝土端部進(jìn)行打磨，打磨完成后，需要檢查打磨質(zhì)量，再安裝加速度傳感器，樁頭表面打磨質(zhì)量的好壞一定程度上影響樁基測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。加速度傳感器安裝時(shí)，利用橡皮泥或凡士林等粘接在樁頂平面。待傳感器安裝完成、線路接通后，可用手錘敲擊樁頭，便可在顯示頻上顯示應(yīng)力波傳遞曲線。

（1）離析與縮徑樁波形

在實(shí)際混凝土樁施工中，常發(fā)生混凝土離析現(xiàn)象而造成樁基出現(xiàn)曲線，或者由于鉆孔出現(xiàn)坍塌而使得鉆孔灌注樁出現(xiàn)明顯的縮頸。在低應(yīng)變檢測(cè)時(shí)，應(yīng)力波在樁體中向下傳播時(shí)，直達(dá)波在樁身混凝土出現(xiàn)離析部位反射。且縮頸樁的反射波形與離析樁的反射波形相似，一般情況下，比較難區(qū)別。

（a）樁底處混凝土離析? ? ? ?（b）中度縮頸，樁底離析

圖1 離析和縮頸樁基

（2） 斷樁波形

圖2為斷樁波形，從波形圖中可以發(fā)現(xiàn)，盡管波形沒有較為明顯的起伏，但是第一波形下滑相對(duì)較為明顯，從波形可判斷為樁基出現(xiàn)斷樁或者縮頸現(xiàn)象，經(jīng)驗(yàn)證得知該樁基發(fā)生斷樁現(xiàn)象。

（3）短樁波形

圖3為短樁波形，從應(yīng)力波形圖中可知，該樁應(yīng)力波樁底信號(hào)較為明顯，且該樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為21m，其波速遠(yuǎn)超過平均波速，根據(jù)平均波速，可以判斷該樁基長(zhǎng)度為17m，此波形判斷為短樁。

4、低應(yīng)變反射波法檢測(cè)技術(shù)的注意事項(xiàng)

為了提高基樁完整性檢測(cè)工作質(zhì)量，加快檢測(cè)工作進(jìn)度，減少檢測(cè)工作失誤，需要采取一定的改善措施，以避免基樁完整性檢測(cè)工作中的問題。

4.1樁基完整性檢測(cè)設(shè)備的校準(zhǔn)與維護(hù)保養(yǎng)

為了確保樁基低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)相符，需要對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)儀進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，特別是對(duì)于使用頻率相對(duì)較高，經(jīng)常處于野外檢測(cè)的儀器，需要制定適宜的檢定校準(zhǔn)計(jì)劃。同時(shí)，對(duì)于檢測(cè)儀器使用完畢以后，需要對(duì)檢定儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保樁基低應(yīng)變檢測(cè)儀器設(shè)備精度符合檢測(cè)要求。同時(shí)對(duì)于操作相對(duì)較為繁瑣的檢測(cè)儀器，需要定期開展操作技術(shù)培訓(xùn)。保障操作人員均可以熟練掌握操作技能。

4.2提高檢測(cè)技術(shù)人員的檢測(cè)技能

由于樁基完整性檢測(cè)企業(yè)的技術(shù)門檻較低，在龐大的檢測(cè)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)下，一些技術(shù)不滿足要求的人員紛紛進(jìn)入檢測(cè)單位。雖然目前樁基工程施工過程中實(shí)行監(jiān)理監(jiān)督制度，但是一些施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)理人員既無(wú)相關(guān)的資格，又不具備相應(yīng)的基本常識(shí)，導(dǎo)致樁基施工質(zhì)量存在一定的缺陷。因此，嚴(yán)格控制樁基檢測(cè)人員的技術(shù)能力，可以有效地避免質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的樁基應(yīng)用于工程中。

4.3檢測(cè)數(shù)據(jù)處理規(guī)范化

檢測(cè)數(shù)據(jù)是檢測(cè)過程進(jìn)行的證據(jù)也是分析出具檢測(cè)結(jié)果的重要依據(jù)。為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性及檢測(cè)數(shù)據(jù)分析過程的科學(xué)性，檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)通過科學(xué)的管理手段對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)加以控制。如檢測(cè)過程數(shù)據(jù)的記錄，避免只記錄檢測(cè)結(jié)果缺乏相關(guān)過程記錄。此外為保證真實(shí)可靠性檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)嚴(yán)禁涂抹修改。再者，建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可有效的防止檢測(cè)人員為得到某種檢測(cè)結(jié)果而隨意篡改過程數(shù)據(jù)的問題，從而根本上規(guī)范檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法。

4.4檢測(cè)設(shè)備的定期檢定

低應(yīng)變檢測(cè)設(shè)備的定時(shí)校準(zhǔn)與維護(hù)保養(yǎng)是保持檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)性能的長(zhǎng)期有效方法。要求檢測(cè)設(shè)備負(fù)責(zé)人員應(yīng)制定校驗(yàn)計(jì)劃、維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃并按時(shí)完成。校驗(yàn)工作嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定進(jìn)行，可在檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部完成的需要成立相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備校驗(yàn)部門。并進(jìn)行專業(yè)的上崗培訓(xùn)，確保校驗(yàn)工作按時(shí)按質(zhì)完成。需要送交國(guó)家相關(guān)儀器管理部門進(jìn)行校驗(yàn)的要及時(shí)送檢到位，確保儀器和設(shè)備滿足規(guī)定要求時(shí)再上崗使用。

5、結(jié)論

綜上所述，在低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁基完整性中，利用布置在樁頂?shù)姆瓷洳ń邮掌骺梢越邮芊瓷洳ㄐ盘?hào)，并顯示在屏幕上，從而可以準(zhǔn)確的判斷樁基結(jié)構(gòu)的完整性，判斷樁基缺陷類別、缺陷部位，從而采取相應(yīng)的解決對(duì)策，以保障橋梁樁基礎(chǔ)的承載能力。