低應變檢測技術在工程檢測中應用

寧靜

摘要：本文通過對低應變檢測技術的基本原理、測試前準備工作、檢測儀器設備以及對工程中實際操作技術問題進行敘述，明確指出低應變檢測技術的特點。

關鍵詞：低應變檢測技術;現(xiàn)場信號采集;數(shù)據(jù)分析與結果判斷

中圖分類號：TU317

文獻標識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0169—02

近年來，我國建設工程領域飛速發(fā)展，建筑行業(yè)已成為我國經(jīng)濟增長的支柱產(chǎn)業(yè)，提高建設工程安全質量問題成為重中之重。俗話說“萬丈高樓平地起”，地基基礎的質量影響到未來上部建筑的長期安全性，地基基礎工程的檢測技術是保證工程建設質量運行安全的主要測試手段。低應變檢測技術作為無損檢測技術的一一種，在樁基檢測施工中應用日趨廣泛。

1 低應變檢測技術的基本原理

低應變法是采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線。通過波動理論的時域分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。低應變法的測試目的是檢測樁身缺陷位置，進行樁身完整性類別判定。被檢測樁的長度不宜大于50m，被檢測樁的長徑比不宜小于10。

低應變法的基礎是一維波動理論方程，將樁假設為一維彈性連續(xù)桿，在樁身頂部進行豎向激振產(chǎn)生彈性波，波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯差異界面，波阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生反射波，通過對反射信號的數(shù)據(jù)處理，來判定樁身的缺陷位置和缺陷程度。一維理論要求應力波在桿中傳播時平截面假設成立。

作為無損檢測方法，低應變檢測技術操作簡單、方法快速、費用低、結果可靠，成為最為普遍的基樁測試方法。對于低應變檢測，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集很重要，如果現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集不好，會直接影響后面的分析和報告的出具，只有通過對所獲波形在現(xiàn)場合理、快速的判斷，才能使檢測結果能全面發(fā)映樁身結構的完整性。

2 測試前準備工作

（1）?收集有關資料：被檢工程項目名稱及建設、設計、施工、監(jiān)理單位名稱;建筑物類型;樁基基礎種類;被檢工程巖土工程勘察資料;被檢樁基的相應資料信息（如：樁號、樁長、樁徑、混凝土等級、施工日期、樁位圖等），檢測點的標高、場地標高、地基設計標高;樁基的施工工藝、施工記錄。樁的齡期應該達到設計強度的70%，且不小于15MPa。

（2）?查看現(xiàn)場樁頭處理情況：鑿掉樁頭浮漿或松散、凹凸不平部分，露出平整的混凝土表面，并使樁面水平樁頭的材質、強度、面尺寸應與樁身基本等同;激振點與傳感器位置打磨平整;樁頭干凈、無積水、無破碎;應割掉妨礙正常測試的樁頂外露主筋。

3 儀器設備、耦合劑選擇

（1）?低應變法中經(jīng)常用到的傳感器有加速度傳感器、速度傳感器。傳感器建議盡量選用安裝諧振頻率較高的加速度傳感器。瞬態(tài)激振設備一般選用力錘、力棒，錘頭多選用工程塑料、銅錘等。

（2）?常采用的耦合劑有：采用濃度稠的黃油或凡士林，經(jīng)濟實用，現(xiàn)場最好采用黃油，測試效果較好;粘性好彈性差的橡皮泥;口香糖：加工后使用;石膏：它的耦合效果好;因其凝固時間長，測試效率低，故現(xiàn)場很少使用。建議在低應變檢測中傳感器的耦合劑采用黃油。

4 現(xiàn)場信號采集

現(xiàn)場測試中，現(xiàn)場信號的采集受傳感器的安裝位置影響很大，傳感器與樁頭的粘合，要求越緊越好，這樣測試信號傳遞特性越好也越接近樁面的質點振動?，F(xiàn)場測試中傳感器是否安裝好，可用手指輕輕敲擊傳感器側面，若傳感器不滑動則說明已經(jīng)安裝好。

根據(jù)樁徑大小，樁心對稱布置2～4個安裝傳感器的檢測點：實心樁激振點應選擇在樁中心，檢測點宜在距樁中心2/3半徑處;空心樁的激振點和檢測點宜為樁壁厚的1/2處，激振點和檢測點與樁中心連線形成的夾角宜為90度。合理選擇測試系統(tǒng)的量程范圍以及傳感器的量程范圍，避免產(chǎn)生波峰削波。

采用力錘、力棒激振時，其作用力方向應與樁頂面保持垂直?，F(xiàn)場測試時，應多準備幾種錘頭、錘墊，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行選用。

同一場地同一類型樁的施工工藝相同，檢測信號具有可比性。因不同的激振點和檢測點所測信號的差異主要隨樁徑或樁上部截面尺寸不規(guī)則程度變大而變強，因此盡量找出同一場地相近條件下各樁信號的規(guī)律性，找出被測樁之間的共性，對復雜波形的判斷有利。開始測的幾根樁，應多花一些時間換不同的錘頭反復進行測試，確定合適的信號采集參數(shù)、找出合適的激振方式，檢測人員通過現(xiàn)場對所測波形在現(xiàn)場合理、準確的判斷后，對整個場地的樁有了大致了解后，選擇測試樁所采用的錘頭、激振點、檢測點、敲擊方式，進行大量的樁基檢測。每個檢測點的有效測試信號不宜少于3點。

5 數(shù)據(jù)分析與結果判斷

通過對所采集的反射波信號，采用數(shù)字濾波、指數(shù)放大、旋轉、疊加平均后進行分析，進一步判定樁身缺陷的位置、樁身波速。反射波突變的信號一般與樁身波阻抗變化有關，樁身離析、夾泥、斷裂、疏松、裂縫、裂紋和縮徑都會導致波阻抗減小，會出現(xiàn)與人射波同向的反射波，而樁身擴徑，波阻抗變大，則會出現(xiàn)與入射波反相位的波形。對于當某一樁身存在不止一處阻抗變化的截面時，應先查找個測試環(huán)節(jié)有無疏漏，根據(jù)巖土工程地質勘察報告、施工工藝，結合同一場地、同一測試條件下的其他樁的測試信號進行比較，查找原因，對確實無把握、存在疑問的樁，可能產(chǎn)生基礎與上部安全的影響時，建議提出采用其他測試手段進行驗證檢測。樁身完整性判定結合缺陷出現(xiàn)的深度、影響范圍，可劃為四類：I類樁，樁身完整;II類樁，樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承載力的正常發(fā)揮;I類樁，樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有影響;IV類樁，樁身存在嚴重缺陷。低應變法檢測報告應給出完整性檢測的實測信號曲線。低應變法檢測是對基樁的完整性檢測，檢測人員只有掌握了低應變檢測法的原理、不斷地學習和積累經(jīng)驗，在實際工作中，才能確保低應變檢測法在工程質量發(fā)揮極其重要的作用！

參考文獻：

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