在樁基檢測(cè)中如何運(yùn)用低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)分析

孫景輝

（河南省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450000）

0 引言

樁基以其施工便捷、壽命長(zhǎng)以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁以及碼頭、高層建筑等工程中獲得了廣泛的運(yùn)用。低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)作為一種在工程物探、房屋質(zhì)量檢測(cè)以及巖土工程檢測(cè)中獲得廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在樁基檢測(cè)工作中的深入運(yùn)用可以對(duì)成樁品質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并且對(duì)施工樁長(zhǎng)以及混凝土強(qiáng)度、樁身缺陷位置進(jìn)行判斷，幫助相關(guān)人員進(jìn)一步判斷樁基是否和設(shè)計(jì)要求相符，并且為樁身加固提供詳細(xì)的參考依據(jù)，保證樁基礎(chǔ)的綜合品質(zhì)［1］?？蛇@項(xiàng)技術(shù)在樁基檢測(cè)的運(yùn)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生部分問(wèn)題，怎樣將低應(yīng)變技術(shù)有效運(yùn)用于樁基檢測(cè)中，就變成相關(guān)人員深入研究的重要課題。

1 低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的工作原理

低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用過(guò)程中，重點(diǎn)是對(duì)樁身頂部進(jìn)一步施加對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)荷載，從而按照樁基系統(tǒng)與土壤所收集的反應(yīng)信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確判斷樁身品質(zhì)，看其完整性是否符合對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在樁基檢測(cè)這一步驟中，低應(yīng)變技術(shù)施加動(dòng)態(tài)荷載的方式重點(diǎn)以手錘或者力錘敲打的方式來(lái)開(kāi)展，并且在樁身頂部安裝傳感器，便于能夠時(shí)刻接收應(yīng)力波動(dòng)信號(hào)，從而按照對(duì)應(yīng)的波動(dòng)理論來(lái)全面探究樁基出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)，如此才可對(duì)樁基施工品質(zhì)進(jìn)行有效判斷，更好地確保樁身的完整性［2］。據(jù)有關(guān)實(shí)踐進(jìn)一步證明，低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)擁有很高的檢測(cè)精確性與檢測(cè)效率，于是，在大部分建筑工程的樁基檢測(cè)工作中，都擁有較好的運(yùn)用效果。

2 在樁基檢測(cè)中運(yùn)用低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)存在的不足

2.1 不能完成定量分析的任務(wù)要求

低應(yīng)變樁基檢測(cè)是經(jīng)過(guò)回收且探究波動(dòng)變化進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榉瓷洳▌?dòng)的變化會(huì)受一系列因素的不斷影響，如土層條件以及溫度等，所以這項(xiàng)技術(shù)不能對(duì)成樁檢測(cè)深入開(kāi)展定量分析。這導(dǎo)致相關(guān)人員只能根據(jù)類似的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)以及檢測(cè)案例來(lái)全面探究樁身的現(xiàn)實(shí)情況，而不能對(duì)樁身開(kāi)展定量分析。

2.2 檢測(cè)工作對(duì)數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)的依從性很大

由于低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)不能完成定量研究以及檢測(cè)，所以采取這一方法來(lái)檢測(cè)成樁質(zhì)量，一定是具有樁型條件以及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件靜動(dòng)比系數(shù)數(shù)據(jù)的前提下才可以實(shí)現(xiàn)，于是這項(xiàng)檢測(cè)方法非常依賴工作經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)。

2.3 測(cè)量準(zhǔn)確度受樁長(zhǎng)以及地質(zhì)條件的影響大

在現(xiàn)實(shí)測(cè)量中，樁側(cè)土阻力對(duì)應(yīng)力波的廣泛傳播產(chǎn)生了極大的影響，具體表現(xiàn)為：出現(xiàn)土阻力波，對(duì)缺陷反射波幅值產(chǎn)生影響，使得應(yīng)力波快速衰減，于是對(duì)可測(cè)樁的長(zhǎng)度進(jìn)行了限制，按照實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，樁基的直徑通常不超過(guò) 1.8 m，可測(cè)樁的長(zhǎng)度一般限制在 5～50 m。當(dāng)然，樁長(zhǎng)＞50 m 的樁也有獲得樁底反射信號(hào)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，可受地質(zhì)變化影響很大、不能及時(shí)反映出局部缺陷以及深部缺陷等特性。

3 在樁基檢測(cè)中如何運(yùn)用低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)

3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備階段

第一，搜集被檢測(cè)工程的樁基設(shè)計(jì)圖紙以及施工記錄、巖土勘察資料，掌握施工過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)際情況。第二，確定委托方的詳細(xì)要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行認(rèn)真檢查。第三，制定檢測(cè)方案，重點(diǎn)涵蓋如下內(nèi)容：抽樣方案、檢測(cè)依據(jù)、所需的工程概況以及人工機(jī)械配合等［3］。第四，檢測(cè)之前應(yīng)該認(rèn)真檢查儀器設(shè)備，計(jì)量?jī)x器一定不要超過(guò)有效期。第五，假如是沖孔灌注樁，樁頭在進(jìn)一步達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深度清理，并且使用切割機(jī)在樁表面打磨 3～4 個(gè)光面，作為激振點(diǎn)并且有助于傳感器的安裝，在安裝傳感器的過(guò)程中要與樁頂面保持垂直，使用黃油進(jìn)行粘結(jié)，黃油要具備充足的粘結(jié)強(qiáng)度。第六，傳感器應(yīng)該安裝在距樁中心 2/3 半徑處，實(shí)心樁的具體激振點(diǎn)應(yīng)該選在樁中心，空心樁的激振點(diǎn)應(yīng)該與測(cè)量傳感器保持在同一個(gè)平面上，并且激振點(diǎn)和樁中心的連線構(gòu)成 90°夾角，激振點(diǎn)應(yīng)該安置在樁壁厚的 1/2 處。第七，檢測(cè)過(guò)程中要事先檢查混凝土的整體強(qiáng)度是不是符合相關(guān)要求。

3.2 收集數(shù)據(jù)

在上述環(huán)節(jié)完成之后就實(shí)施檢測(cè)，就是經(jīng)過(guò)捶打樁體進(jìn)一步形成應(yīng)力波動(dòng)，接著再對(duì)應(yīng)力波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行搜集，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行收集的過(guò)程中需要注意如下內(nèi)容。

1）合理選擇傳感器與振源。不一樣的振源以及傳感器會(huì)極大地影響信號(hào)，不一樣的錘擊方式會(huì)形成多樣化的信號(hào)曲線，對(duì)于樁長(zhǎng)很長(zhǎng)的樁基應(yīng)該選取脈沖很寬的振源，如此便于獲取樁頂?shù)男盘?hào)［4］。所以在振源的選擇過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格遵守“小樁選小錘，大樁選大錘”的原則對(duì)動(dòng)態(tài)荷載進(jìn)行選擇。另外，在施工現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展檢測(cè)的過(guò)程中，還應(yīng)該注意如果樁基的檢測(cè)成效不佳、無(wú)法準(zhǔn)確判斷樁身品質(zhì)，此時(shí)應(yīng)該采取更換傳感器或振源的方法，比較樁基信號(hào)，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷樁身的品質(zhì)。

2）科學(xué)安裝傳感器。傳感器是收集樁身發(fā)射信號(hào)的核心設(shè)備，其功能的好與壞密切關(guān)系到應(yīng)力波動(dòng)的有效收集，于是在選擇傳感器的過(guò)程中，通常選取規(guī)格很小的輕型設(shè)備，如此能夠便于攜帶以及跟蹤信號(hào)［5］。在對(duì)傳感器實(shí)施安裝的過(guò)程中一定要注意傳感器與樁身的密切接觸，同時(shí)還應(yīng)該防止用手對(duì)傳感器進(jìn)行按壓，唯有如此，才可以確保傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效接收。通常采取黃油對(duì)傳感器進(jìn)行粘結(jié)，這一方法能夠使傳感器獲取很準(zhǔn)確、完整的樁身曲線。

3）選擇應(yīng)力波動(dòng)信號(hào)。在樁基檢測(cè)過(guò)程中，通常會(huì)利用前幾根樁基的實(shí)際檢測(cè)成效，來(lái)初步判斷工程整體樁基的品質(zhì)，如此能夠?qū)ξ磥?lái)的檢測(cè)工作進(jìn)一步提供重要信息，提升檢測(cè)工作的綜合效率。如果發(fā)生一些樁體品質(zhì)成效不佳的現(xiàn)象，要反復(fù)檢測(cè)樁體，并且依次開(kāi)展保存，為未來(lái)的室內(nèi)探究進(jìn)一步提供核心依據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)處理

如今現(xiàn)行的規(guī)范把樁身的完整性分成 4 種，如表 1 所示。

表1 樁身的完整性類別

反射波法動(dòng)力測(cè)樁，憑借其無(wú)損、快捷以及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，變成如今整個(gè)工程界普遍認(rèn)同的最方便、快捷的方法，可也存在一些問(wèn)題?；诖?，全面探究鉆以及挖孔樁缺陷反射的相關(guān)影響因素，在對(duì)樁基測(cè)試曲線進(jìn)行研究的過(guò)程中，要深入考慮樁周土層對(duì)波形曲線帶來(lái)的相關(guān)作用［6］。我們要注意應(yīng)力波既受樁身缺陷、剛度與材料的影響，也受土模量大小的具體影響。在軟土層處、硬土層處將會(huì)分別出現(xiàn)似縮徑、似擴(kuò)徑的反射波。假如沒(méi)有深入了解樁側(cè)的相關(guān)土質(zhì)情況，則不易準(zhǔn)確判斷樁周土層對(duì)曲線的實(shí)際作用。關(guān)于混凝土灌注樁，也許存在樁身截面不斷增大后快速減小的現(xiàn)象，在增大后快速減小的位置，經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn) 1～2 次缺陷反射，判斷容易出現(xiàn)失誤，需要尤其重視。為了準(zhǔn)確、有效探究，需要從如下幾點(diǎn)入手。

1）將施工記錄與地質(zhì)勘察資料充分結(jié)合起來(lái)探究基樁的完整性，樁型以及施工工藝極大地影響了基樁的完整性以及缺陷類型［7］。例如，地層變化也會(huì)影響波形；大量事故都出現(xiàn)在地層變化處以及流水處；預(yù)制樁以及人工挖孔樁不可能縮徑等。因此了解施工記錄以及查看地質(zhì)資料有利于缺陷位置的明確。

2）借助于分析軟件來(lái)判斷基樁的缺陷程度。盡管定量分析軟件自身存在很多漏洞，可它探究了應(yīng)力波的具體傳播過(guò)程，只要樁周土的參數(shù)比較合理，它的功能一般會(huì)愈發(fā)合理。

3）將同一工程的全部被測(cè)樁結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析。因?yàn)橥还こ痰氖┕すに嚺c地質(zhì)一致，經(jīng)過(guò)探尋被測(cè)樁之間的共同特性，然后探究所有樁的現(xiàn)實(shí)情況，能夠使分析成效獲得充分提升［8］。假如只分析其中一根樁，而沒(méi)有對(duì)整個(gè)工程的實(shí)際情況有一個(gè)全面的了解，極易出現(xiàn)判斷不準(zhǔn)確、不合理的情況。

4 工程實(shí)例

將低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用到樁基檢測(cè)的過(guò)程中，融入了現(xiàn)實(shí)工程中樁身缺陷與完整性的波形特征，經(jīng)過(guò)比較曲線，促進(jìn)了低應(yīng)變樁基檢測(cè)的優(yōu)化［9］。

在一辦公樓的樁基工程中，24 # 嵌巖樁樁徑D= 1 200 mm，樁長(zhǎng)L=32 m，設(shè)計(jì)部門采用 C30 混凝土。通過(guò)相關(guān)資料能夠發(fā)現(xiàn)，土層的地質(zhì)特點(diǎn)重點(diǎn)包含堅(jiān)硬粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、密實(shí)性粉質(zhì)黏土以及砂質(zhì)蓬松土等，以密實(shí)性的粉質(zhì)黏土當(dāng)作實(shí)際工程中的樁端持力層。在測(cè)量樁身的時(shí)候，首先認(rèn)真清洗儀器，在連接之后測(cè)量傳感器的時(shí)域波長(zhǎng)，記錄出三組時(shí)域曲線，如圖 1 所示。

圖1 某完整樁 1 的實(shí)測(cè)時(shí)域曲線示意圖

通過(guò)認(rèn)真探究，樁身的時(shí)域曲線相對(duì)比較光滑與規(guī)則，樁身相對(duì)來(lái)說(shuō)很完整，在 15 m 以上的土層很好。

經(jīng)過(guò)分析完整樁 2 的時(shí)域曲線，其曲線光滑與規(guī)則，樁底的反射相對(duì)很顯著［10］。

對(duì)工程的縮頸樁開(kāi)展沉管注樁，樁徑D=426 m，樁長(zhǎng)L=18 m，鋼筋籠長(zhǎng) 6 m，C25 混凝土。在縮頸樁開(kāi)展沉管注樁的過(guò)程中，把風(fēng)化頁(yè)當(dāng)作樁端的持力層。

分析縮頸樁實(shí)測(cè)的時(shí)域曲線圖后能夠發(fā)現(xiàn)，在樁身 6～7 m 處進(jìn)一步存在縮頸。按照有關(guān)記錄能夠發(fā)現(xiàn)，縮頸原因是成管過(guò)程中拔管太快所引起的。

5 結(jié)語(yǔ)

低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在如今的樁基檢測(cè)工作中獲得了廣泛運(yùn)用，因?yàn)槠淠軌驅(qū)渡碣|(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的判斷，提升樁基檢測(cè)的綜合質(zhì)量與效率。為了保證這項(xiàng)技術(shù)在建筑行業(yè)中的有效推廣以及運(yùn)用，有關(guān)人員應(yīng)深入分析低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的工作原理以及運(yùn)用措施，如此才可以將這項(xiàng)技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，促進(jìn)樁基工程的成功實(shí)施。Q