低應(yīng)變法檢測樁基基礎(chǔ)工程的樁身完整性研究

張子炎

廣東裕恒工程檢測技術(shù)有限責(zé)任公司 廣東 廣州 511356

引言

城市經(jīng)濟(jì)及建設(shè)水平的提高推動著建筑工程施工數(shù)量上漲，保證建筑工程質(zhì)量是工程建筑的重中之重，那么就要從加強(qiáng)樁基基礎(chǔ)工程質(zhì)量入手。樁基基礎(chǔ)中的基樁容易出現(xiàn)裂縫、夾泥、空洞、蜂窩等情況，會嚴(yán)重影響到工程建設(shè)的質(zhì)量安全，使其不能滿足工程建設(shè)的需求，因此樁身完整性檢測是及時發(fā)現(xiàn)樁身質(zhì)量問題的常規(guī)手段，而低應(yīng)變法是檢測樁身完整性最快捷、高效的辦法，建筑施工單位應(yīng)充分利用這一方法來及時發(fā)現(xiàn)樁基基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問題，進(jìn)而進(jìn)行工程處理，保證工程質(zhì)量安全，推動工程項目建設(shè)的順利開展。

1 低應(yīng)變法工作概述

1.1 低應(yīng)變法工作原理

檢測樁身完整性時，需要將樁簡化為一個彈性直桿，在受力時應(yīng)當(dāng)維持其橫截面穩(wěn)定，忽略其樁基內(nèi)外的阻力以及樁邊土阻力，使得其可以由彈簧來代替樁邊土對樁基的約束作用。低應(yīng)變法工作原理包含著波動式子，在其滿足了應(yīng)力波傳遞理論以及牛頓第三定律等理論后，其波速與應(yīng)力之間存在一定關(guān)系。但是在實際項目施工中，由于施工現(xiàn)場受到諸多不確定因素的影響，就會導(dǎo)致振動波的傳送出現(xiàn)阻礙。例如樁身較為薄弱，就會導(dǎo)致波的傳送出現(xiàn)問題，對其進(jìn)行精準(zhǔn)分析是較難的一件事，因此就要對其注意事項進(jìn)行分析。

1.2 低應(yīng)變法存在的不足

利用低應(yīng)變法來檢測樁基完整性還存在一定的不足。首先對樁基的缺陷類型不能確定。其次就是不能清晰判讀出其缺陷程度。其三阻抗?jié)u變類型的缺陷容易出現(xiàn)誤判的情況。第四在樁身存在多個缺陷或者樁型不完整時，就會導(dǎo)致反射波疊加，其曲線不能解釋樁身的實際情況。第五在其檢測的有效深度內(nèi)可以了解樁身信息，但是在其深度外就會導(dǎo)致樁身信息不能準(zhǔn)確獲得[1]。

2 現(xiàn)場檢測過程中注意事項

低應(yīng)變法能夠有效檢測樁身的完整性，并且操作起來也較為簡單、快捷，但是在實際使用過程中還存在一定的局限。其中包含土阻力的干擾，淺部缺陷難以辨別等等。同時由于用一波的衰減機(jī)理較為復(fù)雜，在測試過程中其信號很容易受到外界因素的干擾，因此，只有對相關(guān)因素進(jìn)行或者控制才能夠保證結(jié)果的完整性，同時也要對其作出準(zhǔn)確評價。主要因素主要有以下幾個方面組成：

2.1 合理處置樁頭

在進(jìn)行信號采集過程中，樁頭的位置安裝具有十分重要的作用，樁頭的處置是檢測成功的重點內(nèi)容之一，但是在實際檢測過程中，部分檢測人員卻會忽略此類問題。一般情況下樁頭的位置會有浮漿，如果忽略了對樁頭處置，就會直接在浮漿上進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，這樣會容易出低頻振蕩信號的情況，無論怎么調(diào)整傳感器的位置或者震源，都不能改善此種情況，導(dǎo)致檢測信號的位置出現(xiàn)緩沖。灌注樁樁頭位置應(yīng)要破除至清晰可見的粗骨料，管樁應(yīng)把樁頭切割至設(shè)計基礎(chǔ)標(biāo)高位置，同時應(yīng)盡量保持平整、干凈，并利用砂輪機(jī)把傳感器安裝點和激振點磨平來完成檢測前樁頭處置工作，這樣更有利于傳感器安裝和手錘、力棒錘擊。

2.2 判斷淺部缺陷問題

低應(yīng)變法檢測一般是通過手錘或者力棒激震的方式，在敲打過程中一般會通過質(zhì)點震動的方式來實現(xiàn)波動傳遞，在樁頭的周圍能夠看作半球面波，在脫離樁頭之后就更趨向于平面波。這是由于傳感器在接受反射波中樁頭附近容易出現(xiàn)檢測盲區(qū)，而盲區(qū)如若出現(xiàn)不足，就會難以發(fā)現(xiàn)樁身質(zhì)量問題。那么在檢測過程中，判斷樁身淺部缺陷是低應(yīng)變法實施的又一難題，現(xiàn)場檢測員應(yīng)當(dāng)及時解決這一問題，應(yīng)當(dāng)采取激振的方式進(jìn)行調(diào)整，通過利用質(zhì)量大小不同和錘頭堅硬程度不同的激震力棒，提升激震脈沖波頻率來提高分辨率，保證彈性波的垂直傳遞，使得擊打部位能有效地激發(fā)入射脈沖，以此來采集信號，提高其靈敏性，有效判斷淺部缺陷。

2.3 確定現(xiàn)場波束

反射波檢測過程中，其樁長、波速以及時差能夠形成相應(yīng)的關(guān)系，在時間確定的前提下，樁長與波速能夠呈線性關(guān)系，以此來評價樁身質(zhì)量。在檢測過程中要保證通過作業(yè)記錄樁長來設(shè)置砼波速，但是在檢測過程中容易被各種原因所影響，進(jìn)而導(dǎo)致其測算結(jié)果并不可行。如果給出砼波速，在地質(zhì)環(huán)境變化較小時，砼配合比不便，其波速就會在特殊范圍內(nèi)。此種情況的形成一般要結(jié)合現(xiàn)場情況及地區(qū)測量經(jīng)驗，并且要設(shè)置一個合理的波速值了，進(jìn)而對樁長進(jìn)行再次測算，以此來考量樁身缺陷造成的波速改變[2]。

2.4 脈沖發(fā)生器的影響

由于混凝土的材質(zhì)及強(qiáng)度大不相同，因此所產(chǎn)生的應(yīng)力波也就截然不同，而且不同脈沖對檢測的影響不同。例如在實際檢測過程中，低頻的脈沖則能夠有效明確側(cè)樁深部的不足，而高頻脈沖則針對淺薄的缺陷進(jìn)行檢測。因此，一旦大直徑樁作為檢測對象，就應(yīng)當(dāng)使用高能量低頻脈沖的發(fā)生器；而當(dāng)小織金裝作為檢測對象時，就要選用低能量高頻脈沖的輕型脈沖器。同時在選擇脈沖發(fā)生器時，也要根據(jù)混凝土的實際材質(zhì)等因素，考慮影響脈沖發(fā)生器使用的因素，從而選擇最佳脈沖發(fā)生器。

3 檢測信號分析的注意事項

3.1 確保信號的準(zhǔn)確性

利用低應(yīng)變法檢測樁身完整性過程中，在收集信號時要確保信號的準(zhǔn)確性，以此來進(jìn)行樁身缺陷判定是否合理。在測定信號過程中要保證應(yīng)力波能夠真實反映出樁身波阻抗的情況。一般情況下導(dǎo)致信號準(zhǔn)確性降低的因素包括：首先就是樁頭的處置不合理，沒有保證樁頭的實際性能。其次由于傳感器的設(shè)置使用方式不能符合實際施工需求，導(dǎo)致波在傳播過程中不能保證其準(zhǔn)確性。最后一因素是由于錘的選擇不合理、不科學(xué)。

3.2 應(yīng)力波衰弱

時域信號在傳遞過程中其力量會慢慢消散，尤其在樁的密度與土的密度相近時就會導(dǎo)致波力量衰弱速度加大，并且此時波的實際形狀為球面波，并不能夠看作為一維波。在對樁身的完整性進(jìn)行探究時，就需要將信號指數(shù)進(jìn)行放大處置，以此來減小或消除土阻力造成地面信號衰弱的情況。保證應(yīng)力波能夠準(zhǔn)確傳播，進(jìn)而加強(qiáng)對樁身完整性的檢測工作。

3.3 篩選波速

在進(jìn)行缺陷量化研究時，波速篩選的準(zhǔn)確性關(guān)乎著確定缺陷部位。當(dāng)其時域曲線沒有樁底反射或者異常缺陷信息疊加時，波速要選擇適合工地可靠樁的平均波速度，對于沒有明顯樁底反射的基礎(chǔ)，要注意不可量化。對樁中間產(chǎn)生缺陷的樁要保持警惕，在對樁底位置檢測時要對其再次反射十分注意，并注意上段缺陷的反射情況。因此就應(yīng)當(dāng)結(jié)合平均速度來識別樁底實際情況，并根據(jù)異常反射情況識別缺陷。

3.4 樁側(cè)土層的影響

在對樁基工程進(jìn)行檢查過程中，要全面考慮樁周土對波形曲線的實際作用，檢測員應(yīng)當(dāng)注意樁側(cè)波阻抗來改變信號反射，忽視了應(yīng)力波在樁身內(nèi)傳遞，受到樁身材料、剛度和其缺陷的作用，也會受到樁側(cè)土層模量多少的影響。如果樁側(cè)土是由軟土層轉(zhuǎn)變?yōu)橛餐翆?，其收集的波形曲線就會出現(xiàn)相似的反射波。而但樁側(cè)土有硬土層變?yōu)檐浲翆訒r，其波形曲線就會受到影響，進(jìn)而對樁基情況形成誤判[3]。

4 低應(yīng)變法檢測樁身完整性的施工流程

4.1 做好施工前準(zhǔn)備

在檢測樁身完整性時，就要做好施工前準(zhǔn)備工作。首先要做好出工前準(zhǔn)備，將搜集被檢工程的施工資料及設(shè)計圖紙等要準(zhǔn)備好，深入了解工程施工工藝及施工流程的異常情況。其次就是要調(diào)試好儀器設(shè)備，保證儀器設(shè)備能夠在有效周期內(nèi)完成顯示波形、儲存等功能，確保儀器工作正常使用。同時也要根據(jù)樁型的實際情況，及檢測的目的，根據(jù)不同需求選擇材質(zhì)合適的力棒，以此來獲得實際所需的激振頻率有效信號。

此外也要做好施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作，其被檢測的樁頂面的好壞影響著測試信號的質(zhì)量，以此來完成對樁身完整性的判定。因此在檢測過程中，就要保證被檢樁頂面的混凝土質(zhì)量及截面尺寸要滿足相關(guān)條件。同時樁混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度要符合規(guī)格，進(jìn)而進(jìn)行樁基坑的挖掘，確保樁頭頂面的平整度，也要保證其表面無積水，進(jìn)而保證后續(xù)檢測的完成。

4.2 科學(xué)合理采集外業(yè)數(shù)據(jù)

對外業(yè)數(shù)據(jù)的采集要保證信息的完整性，一般包括其樁身激振、儀器數(shù)據(jù)以及傳感信號接收的三個步驟，且其現(xiàn)場工作管理也要符合其實際施工原理。在經(jīng)過大量工程實踐與理論的分析，保證測量傳感器的安裝位置應(yīng)當(dāng)在距離樁心三分之二半徑處，并保證其與樁頂面垂直，并用耦合劑來緊密連接，也要確保其結(jié)層要薄，避免影響檢測的質(zhì)量。而激振點位置要選擇在的樁心，其方向也要沿著樁軸線的方向。

4.3 完善數(shù)據(jù)分析處理工作

數(shù)據(jù)分析處理工作是保證樁基檢測所采集的原始數(shù)據(jù)利用信號分析出更多的有用信息。目前，檢測儀器在檢測過程中對信號采集工作要有所了解，保證數(shù)據(jù)的采集要保質(zhì)保量。在采集過程中，一般是將數(shù)據(jù)采集工作傳輸?shù)接嬎銠C(jī)等終端設(shè)備，并利用相關(guān)分析軟件來分析其實際情況，并通過將其指數(shù)放大、濾波等方式來做好后期信號處理工作，并能夠?qū)ζ浼夹g(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析及處理，保證檢測技術(shù)方式的穩(wěn)定進(jìn)行。在分析過程中也要結(jié)合樁型設(shè)計情況、成樁工藝、施工現(xiàn)場地質(zhì)材料等綜合進(jìn)行分析，以此來綜合判斷樁身的完整性。進(jìn)而采取相關(guān)方式對樁基有缺陷的地方進(jìn)行維護(hù)，保證工程建設(shè)的質(zhì)量。

4.4 現(xiàn)場信號采集

現(xiàn)場信號采集工作對后續(xù)樁基礎(chǔ)工程具有重要影響，所以在進(jìn)行現(xiàn)場信號采集過程中，首先要加強(qiáng)對于儀器的參數(shù)設(shè)置，保證信號采集的多行能夠始終處于良好的狀態(tài)。信號的波形大致有以下特點：首先經(jīng)過多次錘擊的波形應(yīng)當(dāng)重復(fù)性較強(qiáng)，第二，波形能夠顯示出樁的實際情況，并且能夠反射樁底情況；第三，波形較為平滑，并不存在震蕩模型的情況；第四，波形最終能夠回歸基線。通過對不同檢測點的實時檢測，能夠了解到各個區(qū)域信號存在一定的差距，那么首先就應(yīng)當(dāng)分析其原因加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的檢測，同時也要排除影響測試的不良因素。

在完成信號檢測工作后，要加強(qiáng)惡意信號的檢測及處理，對于撞擊發(fā)射信號不明顯的情況，首先就不能結(jié)合原始波形對其相關(guān)指數(shù)進(jìn)行放大，進(jìn)而保證狀態(tài)信號在不被影響的情況下能夠清晰地展現(xiàn)出來。為了使得波形整體更容易判斷，那么就可以通過使用低通濾波來及時分析處理。在使用低通濾波過程中，需要考濾波頻率的上限[4]。

5 結(jié)束語

綜上所述，樁基檢測工作就是要檢查樁基結(jié)構(gòu)的完整性，并及時發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷及問題，采取相應(yīng)的解決措施，以此來避免安全事故的發(fā)生，維護(hù)建筑工程項目的質(zhì)量。低應(yīng)變法可以在樁基檢測過程合理控制樁身的質(zhì)量，也要結(jié)合樁型及施工情況等情況，來詳細(xì)判斷出樁身的完整性。進(jìn)而通過檢測能夠有效判斷樁基基礎(chǔ)實際質(zhì)量，在檢測過程中要做好施工前準(zhǔn)備、科學(xué)合理采集外業(yè)數(shù)據(jù)以及完善數(shù)據(jù)處理分析工作，以此來加強(qiáng)低應(yīng)變法的檢測效果。