低應(yīng)變在混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測中的應(yīng)用分析

付明海

安徽三建工程有限公司 安徽 合肥 230000

前言

無損檢測是檢測混凝土樁基礎(chǔ)完整性和穩(wěn)定性的主要方式，常用檢測技術(shù)包括超聲檢測、泄漏試驗、射線照相檢驗、低應(yīng)變檢測等。在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，低應(yīng)變檢測法的應(yīng)用不僅可以檢測樁基完整性，更能對成樁質(zhì)量加以檢驗。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該從實際出發(fā)，明確低應(yīng)變檢測技術(shù)的優(yōu)劣勢，提高應(yīng)用有效性。

1 低應(yīng)變無損檢測法概述

應(yīng)用于混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測的低應(yīng)變檢測技術(shù)，實質(zhì)上是一種基于低應(yīng)變反射波檢測混凝土樁基礎(chǔ)質(zhì)量和穩(wěn)定性的方法，這種方法的原理就是向混凝土樁基礎(chǔ)頂部施加激振信號產(chǎn)生應(yīng)力波脈沖，然后根據(jù)其遇到不連續(xù)界面和樁底面后產(chǎn)生的反射波波長、時間、幅值和波形特征，對樁身完整性進行檢查和判斷[1]。在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，借助于低應(yīng)變檢測技術(shù)，可以判斷樁身缺陷，還能完成施工樁長校對和混凝土強度等級定性預(yù)估。

基于低應(yīng)變技術(shù)開展混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測時，需要用到的設(shè)備是低應(yīng)變檢測儀。這種儀器以工業(yè)計算機為主控系統(tǒng)，是一種體積小、重量輕、操作簡便且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐用的檢測儀器；低應(yīng)變檢測儀可連續(xù)工作6小時，其顯示屏在太陽強光下也依舊清晰可見。而且，低應(yīng)變檢測儀的信息儲存量巨大，可同時儲存5000根混凝土樁基礎(chǔ)的完整檢測數(shù)據(jù)，將會為有效判斷工程樁基完整性和穩(wěn)定性提供極大幫助。

2 低應(yīng)變檢測法的局限性和注意事項

通常來說，樁身混凝土強度低、樁身結(jié)構(gòu)不完整、樁底清孔不徹底與預(yù)制樁質(zhì)量不佳等問題，會導(dǎo)致混凝土樁基礎(chǔ)的質(zhì)量不佳。利用低應(yīng)變檢測法，可以對樁身完整性進行有效判斷，從而獲得實用性數(shù)據(jù)，為明確混凝土樁基礎(chǔ)質(zhì)量和制定優(yōu)化策略提供幫助。但是，在低應(yīng)變檢測法使用過程中，該方法的使用成效將受到多方面因素的影響，具有較強的局限性。低應(yīng)變檢測法只能簡單地分析、評價樁身問題，并不能對樁身缺陷進行全面性反映。比如，無法對缺陷程度準確定量，只能初步判定缺陷類型，但遇到嚴重淺部缺陷時往往會忽略其下部的第二個缺陷；同時，技術(shù)的局限性還表現(xiàn)在對小缺陷檢測不靈敏、無法確定單樁承載力，或?qū)︻A(yù)制樁裂隙或接頭反射判斷尺度難以把握等問題上。在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，臨近樁的波阻抗變化將影響待測樁的檢測信號，將會對檢測結(jié)果的準確性造成干擾；在檢測嵌巖樁時，無法有效生成反射性波形，檢測準確度難以保證。

由于低應(yīng)變檢測方法存在應(yīng)用局限性，所以在技術(shù)應(yīng)用不當?shù)那疤嵯?，混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測結(jié)果的可靠性和準確性也將大打折扣。為了保證技術(shù)應(yīng)用成效，檢測人員應(yīng)該著力降低技術(shù)局限性帶來的不良影響，從而保證混凝土樁基礎(chǔ)檢測結(jié)果真實、準確、可用。為此，相關(guān)工作人員應(yīng)該從以下兩方面著手：

一方面，檢測人員需要開展樁頭處理工作?；诘蛻?yīng)變檢測法開展混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測時，樁頭的平整度將會直接對檢測結(jié)果的準確性和可靠性產(chǎn)生影響。為此，在實施檢測前，相關(guān)工作人員需要利用力棒激振樁頭、去除浮漿，使其表面平整均勻，為有效接收應(yīng)力波信號奠定基礎(chǔ)[2]。另一方面，檢測人員還應(yīng)該確保檢測的針對性。對于混凝土樁基礎(chǔ)而言，若樁基強度達標但混凝土強度不達標，基于低應(yīng)變技術(shù)開展樁基無損檢測將變得毫無意義。所以，檢測人員應(yīng)該在確定混凝土強度達標以后，再對混凝土樁基礎(chǔ)進行針對性低應(yīng)變檢測，為明確樁基完整性提供保障。此時，檢測人員應(yīng)該保證被檢測混凝土樁基礎(chǔ)的混凝土強度超過設(shè)計強度的70%（大于15MPa）以上。

3 基于低應(yīng)變檢測的混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測實例分析

本文將基于實際工程案例，對低應(yīng)變檢測技術(shù)在混凝土樁基礎(chǔ)無損檢測中的應(yīng)用要點進行論述。案例工程為機場工程，機場建設(shè)用地周邊都是村莊，交通極為便利。工程混凝土樁基礎(chǔ)的混凝土強度為C80，單樁豎向承載力特征值是2200kN，樁基所用的混凝土管樁型號為PHC-500AB（125），基樁樁端持力層是全風化泥質(zhì)砂巖，混凝土樁基礎(chǔ)共包含86根樁。

3.1 選擇檢測設(shè)備

基于低應(yīng)變法檢測時，相關(guān)工作人員需要先確定檢測設(shè)備，進而保障檢測結(jié)果的準確性和科學性。檢測人員需要使用低應(yīng)變檢測儀或RS-W（P）型24位浮點樁基動測儀；若選擇使用后者進行無損檢測，還需要為其搭配高靈敏度傳感器。比如，選用LC0154TA型內(nèi)裝壓電加速傳感器，再利用力棒激振混凝土灌注樁。相關(guān)工作人員可以將傳感器安裝在樁頂，以便于接收應(yīng)力波信息，并采取多通道數(shù)字濾波的方式，再基于數(shù)字頻譜分析技術(shù)改善測試信噪比，保證檢測結(jié)果真實準確。

3.2 規(guī)范檢測操作

低應(yīng)變反射波檢測法的現(xiàn)場操作必須完全符合國家規(guī)范，檢測前相關(guān)工作人員需要先做好前期準備。在此環(huán)節(jié)，最為重要的就是保證樁頭平整。此時，需如前文所言一般提前完成樁頭處理工作，保證傳感器安裝部位的混凝土平整性，從而提高信息接收準確性。安裝傳感器以前，檢測人員需要檢查安裝點附近是否存在裂縫或缺損，且必須保證安裝位置牢靠，進而確保信號采集過程中不會出現(xiàn)傳感器滑動或松動問題。傳感器的安裝位置與激振點的距離應(yīng)該超過1/4樁徑，若激振點在樁頂中心，那么傳感器所在位置與樁中心的距離應(yīng)該超過2/3的樁半徑。需要注意的是，無論是傳感器還是激振點的位置，都必須遠離鋼筋籠縱筋，激振方向應(yīng)該與樁軸線方向一致。

不僅如此，安裝傳感器時，檢測人員還需要以垂直方式將其安裝在樁頂。檢測時，樁頂?shù)膫鞲衅鳈z測點應(yīng)基于2～4點/樁的規(guī)定布設(shè)。同時，檢測人員應(yīng)該利用黃油做耦合劑，以尼龍頭力棒激振樁頂，并保證激振點和檢測點與樁中心的連線成90°夾角[3]。信號出現(xiàn)后，檢測人員需要在每一個檢測點處記錄5個有效信號，從而保證信號可以準確地反映樁身情況。

3.3 確定結(jié)果評判標準

現(xiàn)階段，判斷混凝土樁基礎(chǔ)完整性與可靠性的依據(jù)，是建筑基樁檢測的技術(shù)規(guī)范要求，即《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106- 2014)。根據(jù)這一要求，可將混凝土樁基礎(chǔ)的樁身分為四種類型，其一是Ⅰ類樁，樁身結(jié)構(gòu)完整；其二是Ⅱ類樁，樁身存在輕微缺陷，但結(jié)構(gòu)基本完整，不會對基樁的承載性能產(chǎn)生影響；其三是Ⅲ類樁，樁身存在明顯缺陷，且這些缺陷嚴重影響了基樁的承載能力；其四是Ⅳ類樁，樁身結(jié)構(gòu)存在嚴重缺陷，無法正常使用，必須進行工程處理。在利用低應(yīng)變法對各類樁進行檢測時，將會獲得不同的時域信號和幅頻信號。

第一，Ⅰ類樁的時域信號特點是，有樁底反射波，且2L/C時刻前不存在缺陷反射波；幅頻信號特點是，樁底諧振峰的排列間距基本相等，且相鄰頻差大約為C/2L。第二，Ⅱ類樁的時域信號特點是，2L/C時刻前后存在輕微缺陷反射波，同樣擁有樁底反射波；樁底幅頻信號特點與Ⅰ類樁相同，但樁身輕微缺陷處與樁底的諧振峰頻差大于C/2L。第三，Ⅲ類樁的時域信號與幅頻信號特點在Ⅱ類樁和Ⅳ類樁之間。第四，Ⅳ類樁的時域信號特點是，不存在樁底反射波，但其2L/C時刻前會出現(xiàn)嚴重缺陷反射波，還會出現(xiàn)周期性反射波，樁身的嚴重缺陷處反射波波形將出現(xiàn)低頻大振幅衰減震動；幅頻信號特點是，缺陷處諧振峰之前仍然基本保持等間距，但相鄰頻差大于C/2L且沒有樁底諧振峰，或嚴重缺陷處存在單一諧振峰且沒有樁底諧振峰。

3.4 獲得檢測結(jié)論

在此環(huán)節(jié)，檢測人員需要對已獲得的所有數(shù)據(jù)信息進行整合，根據(jù)每一根基樁的波形變化判斷其類別，從而確定被測混凝土樁基礎(chǔ)的整體完整性。在案例工程之中，共檢測了86根基樁，其中有82根基樁被判定為Ⅰ類樁，占總數(shù)的95.34%；有3根基樁被判定為Ⅱ類樁，占總數(shù)的3.49%；1根基樁被判定為Ⅲ類樁，占總數(shù)的1.16%。從這一結(jié)果來看，案例工程所用基樁的完整性較高，99.9%的基樁都滿足樁身完整性使用要求，樁基質(zhì)量符合實用性標準。但對于存在明顯缺陷且已經(jīng)對基樁承載力造成不良影響的基樁來說，只有得到妥善處理，且其實用性滿足國家規(guī)定后才能重新使用。此時，應(yīng)該針對這一基樁的缺陷位置以及缺陷成因，制定針對性工程處理方案，進而有效彌補缺陷，提高工程混凝土樁基礎(chǔ)的整體完整性和可靠性。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于低應(yīng)變法進行混凝土樁基礎(chǔ)的無損檢測可以為提高樁基安全性和可靠性提供輔助。在實踐工作中，低應(yīng)變檢測的脈沖或濾波頻率較低會對樁身阻抗變化產(chǎn)生影響，且墊層也會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響。為了保證檢測質(zhì)量，相關(guān)工作人員需要從實際出發(fā)，著力解決混凝土樁基礎(chǔ)低應(yīng)變檢測法的局限問題。