基樁低應(yīng)變法檢測中干擾因素分析及其應(yīng)對措施

劉九亮

廣東省公路工程質(zhì)量監(jiān)測中心 廣東 廣州 510500

我國工程行業(yè)發(fā)展迅速，工程施工項(xiàng)目數(shù)量不斷增加，各項(xiàng)新的施工技術(shù)被應(yīng)用于施工作業(yè)中[1]。在工程施工作業(yè)中，樁基施工非常重要，樁基是建筑的基礎(chǔ)，對于維持建筑物的穩(wěn)定性有著關(guān)鍵意義。為了確保樁基的穩(wěn)定性，必須對樁基的質(zhì)量進(jìn)行檢測，這一過程中可以使用多種檢測方法，如超聲波法、鉆芯法、高應(yīng)變法、低應(yīng)變法和靜載法等[2]，不同檢測方法的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作要點(diǎn)不同，本文主要針對低應(yīng)變法在樁基檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，研究了檢測工藝存在的缺陷，并提出了改進(jìn)檢測工藝的方法。

1 低應(yīng)變檢測法

低應(yīng)變法檢測主要利用聲波反射變化情況對物體內(nèi)部情況進(jìn)行了解的方法。在樁基檢測過程中，樁身和樁底的激震波傳播反射有著一定的規(guī)律，檢測人員結(jié)合樁頂?shù)姆瓷湫盘柲軌蚺袛鄻渡硗暾?，從而對樁身進(jìn)行評價。在樁身完整性檢測過程中，施工現(xiàn)場機(jī)械運(yùn)動、周邊磁場變化以及技術(shù)操作不當(dāng)?shù)榷紩Φ蛻?yīng)變信號變化造成影響，從而導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差。在樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量驗(yàn)收中低應(yīng)變法檢測法應(yīng)用廣泛，檢測的效果較為理想[3]。低應(yīng)變法檢測過程中出現(xiàn)最為頻繁的問題是特殊信號曲線，如果未將外在因素排除，低應(yīng)變法曲線無法體現(xiàn)樁基的整體質(zhì)量。樁基礎(chǔ)施工場所一般為地下，質(zhì)量控制難度相對較高，不同樁基的設(shè)計要求以及具體的實(shí)際地質(zhì)情況具有一定的變化，所以檢測過程中出現(xiàn)的影響因素較多，想要確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要緊密結(jié)合理論，同時按照設(shè)計規(guī)范要求開展樁基施工。而在檢測技術(shù)把控方面，需要分析相應(yīng)影響因素造成的具體影響，選擇合理的消除誤差的方法，從而有效地提升檢測的質(zhì)量。

2 影響低應(yīng)變檢測法數(shù)據(jù)精確度的因素

樁基檢測過程中可變因素相對較多，檢測結(jié)果的精度存在著一定的誤差，如果誤差偏大檢測結(jié)果將無法體現(xiàn)施工質(zhì)量。施工過程中人為因素、技術(shù)因素和環(huán)境因素都是影響檢測結(jié)果精確度的主要因素，這些都有著各自的特點(diǎn)。例如環(huán)境因素的可控性很低，除了施工作業(yè)帶來的影響，施工區(qū)域周邊的其他活動也會對檢測工藝造成影響[4]。由此可見，低應(yīng)變檢測法在檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性方面依然有著很大的提升空間。本節(jié)將對影響低應(yīng)變法檢測結(jié)果精確度的因素進(jìn)行分析。

2.1 人為因素

人為因素導(dǎo)致的檢測結(jié)果誤差較大多體現(xiàn)在技術(shù)人員操作錯誤或操作不規(guī)范方面。在操作措施錯誤方面，技術(shù)人員對于低應(yīng)變檢測技術(shù)的整個流程和操作要點(diǎn)缺乏深入了解，在實(shí)際檢測過程中忽視了對某些條件的控制，而這些條件的變化導(dǎo)致了檢測數(shù)據(jù)發(fā)生改變，因此使得實(shí)際的檢測結(jié)果與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較大的差異。而在操作不規(guī)范方面，部分技術(shù)往往在檢測前進(jìn)行檢測裝置安裝工作時未能按照檢測標(biāo)準(zhǔn)將檢測裝置安裝到規(guī)定的檢測位置，由于檢測裝置所在位置不合理，導(dǎo)致檢測裝置收發(fā)信號過程受到影響，從而導(dǎo)致檢測結(jié)果失真[5]。人為因素對檢測結(jié)果造成影響程度不同，但是從控制難度方面而言，人為影響因素屬于易控因素，只要強(qiáng)化人員管理工作就可以有效地提升檢測的質(zhì)量。

2.2 技術(shù)因素

技術(shù)因素是樁基檢測過程中較為常見的影響檢測結(jié)果的因素，這類問題主要包括人為技術(shù)因素和檢測技術(shù)自身因素。人為技術(shù)因素多為操作方法不當(dāng)，前文對此已進(jìn)行分析，此處不再進(jìn)行分析。而技術(shù)自身因素與技術(shù)原理和檢測流程存在直接的連接，低應(yīng)變檢測法主要借助于聲波變化特點(diǎn)對樁基內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，如果樁基內(nèi)部存在裂紋或者空洞區(qū)，聲音的反射波頻率將會發(fā)生變化，檢測人員根據(jù)這一原理判斷樁基結(jié)構(gòu)[6]。但是聲音傳播過程中可受到多種因素影響，如果檢測技術(shù)本身未設(shè)置消除相關(guān)因素的裝置，裝置所收集的聲波將無法將真實(shí)的樁基情況體現(xiàn)，如果樁基內(nèi)部存在結(jié)構(gòu)缺陷，可能導(dǎo)致建筑的安全性降低，從而帶來安全風(fēng)險。

2.3 環(huán)境因素

環(huán)境因素對于樁基檢測結(jié)果精度的影響也很大。環(huán)境因素主要體現(xiàn)在樁基所在區(qū)域以及周邊區(qū)域的其他活動等。例如，施工過程中機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的聲波會沿著物體傳播至地下，對檢測聲波運(yùn)動造成影響，從而導(dǎo)致檢測結(jié)果發(fā)生變化。再如，施工區(qū)域周邊存在著其他工程項(xiàng)目，施工帶來的振動也會影響檢測結(jié)果，環(huán)境因素一般不可控，圖1為低應(yīng)變檢測波形。此外，地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動也會影響低應(yīng)變檢測法的檢測精度，如板塊間的擠壓產(chǎn)生地震波，地震波在傳遞到地面后變成與檢測聲波特點(diǎn)相似的聲波，如果檢測時出現(xiàn)判斷錯誤的情況，可能無法獲得正確的檢測結(jié)果。雖然一些科研人員在低應(yīng)變檢測儀器內(nèi)部加裝了降低環(huán)境因素影響的裝置，但是依然存在許多環(huán)境因素?zé)o法消除，從而對檢測結(jié)果造成一定的影響。

圖1 低應(yīng)變檢測波形

3 提升低應(yīng)變檢測法檢測結(jié)果精度的措施

樁基工程對于工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量影響較大，因此必須確保樁基施工質(zhì)量，通過高效的檢測方法獲取樁基內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)分析樁基質(zhì)量。低應(yīng)變檢測法是獲取樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)的重要方法，如果檢測工藝或檢測操作方法存在問題，那么檢測的結(jié)果必將受到影響[7]。為了提升低應(yīng)變檢測法的檢測質(zhì)量，需要結(jié)合檢測過程中常見的檢測影響因素對檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果精度提升的目標(biāo)。

3.1 優(yōu)化檢測準(zhǔn)備工作

檢測準(zhǔn)備工作的合理性關(guān)系到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢測前要求檢測人員接受系統(tǒng)化的培訓(xùn)，通過培訓(xùn)提升技術(shù)人員技術(shù)操作水準(zhǔn)，避免檢測人員出現(xiàn)技術(shù)操作錯誤或技術(shù)操作不當(dāng)?shù)膯栴}。檢測前技術(shù)人員應(yīng)該按照檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安裝檢測裝置，并對裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時解決，避免因?yàn)闄z測裝置安裝位置錯誤或裝置故障導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)問題。檢測前技術(shù)人員也需要做好地質(zhì)勘察工作，對檢測區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行了解，將一些不穩(wěn)定的干擾因素排除，選擇地質(zhì)條件較為穩(wěn)定的時間段進(jìn)行檢測，這樣可以避免更多影響因素對檢測工藝造成影響，圖2為低應(yīng)變檢測技術(shù)原理。此外，技術(shù)人員也需要分析和總結(jié)常見的影響檢測結(jié)果的因素，制定更為有效的方法對這些影響因素進(jìn)行控制，從而減少相關(guān)因素帶來的影響。

圖2 低應(yīng)變檢測技術(shù)原理

3.2 強(qiáng)化技術(shù)優(yōu)化工作

低應(yīng)變檢測法技術(shù)自身存在著一定的不足，解決技術(shù)存在的不足能夠有效地提升檢測的精度。在技術(shù)研發(fā)方面，應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的思路，應(yīng)用更多先進(jìn)的高精度檢測儀器，如聲波檢測分類儀，能精準(zhǔn)地分辨各類聲波，這樣能夠減少雜波對檢測數(shù)據(jù)的影響，技術(shù)研發(fā)單位應(yīng)不斷地強(qiáng)化新技術(shù)的應(yīng)用，從而提升檢測技術(shù)精度[8]。在技術(shù)應(yīng)用方法，檢測單位應(yīng)設(shè)計合理的檢測方法，特備是檢測流程方面的優(yōu)化，這樣能夠有效地避免檢測工藝流程缺乏合理性導(dǎo)致的檢測精度失真問題出現(xiàn)。此外，檢測過程中應(yīng)對各種檢測裝置進(jìn)行檢查，避免存在檢測裝置故障問題，從而更好地提升檢測結(jié)果的精度。

3.3 使用帶有消除雜波功能的儀器設(shè)備

樁基檢測過程中雜波對檢測結(jié)果的影響較大，因此需要對雜波進(jìn)行正確的處理，從而實(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果精度提升的目的。想要減少雜波對檢測結(jié)果的影響，需要購買帶有消除雜波功能的儀器設(shè)備，目前市場上存在著許多能夠消除雜波的設(shè)備，檢測單位可以結(jié)合檢測要求選擇合適的帶濾波功能的設(shè)備，最大限度確保檢測裝置能夠接收特定的聲波，從而提升檢測精度。除了使用能消除雜波的儀器外，檢測時也需要將檢測環(huán)境變化問題解決，例如展示停止機(jī)械設(shè)備使用，改用人工施工的方法，這樣能將一部分影響因素消除，從而保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。雖然低應(yīng)變檢測方法無法將所有雜波的影響消除，導(dǎo)致技術(shù)人員可以通過多種方法減少雜波的影響，然后通過誤差消除方法對誤差進(jìn)行判斷，從而更好地提升檢測質(zhì)量。

4 低應(yīng)變檢測法在樁基檢測中的實(shí)際應(yīng)用

本節(jié)研究了低應(yīng)變檢測法在樁基檢測中的具體應(yīng)用，本人選取PHC管樁作為實(shí)驗(yàn)對象。PHC管樁樁身強(qiáng)度最低要求為C60，樁身的特點(diǎn)是豎向抗壓強(qiáng)度高，能夠承受較大的應(yīng)力。PHC管樁屬于非現(xiàn)場生產(chǎn)，屬于工廠生產(chǎn)樁身。通過低應(yīng)變法檢測發(fā)現(xiàn)，樁身的缺陷通常出現(xiàn)在樁體的接口位置，導(dǎo)致缺陷問題出現(xiàn)的主要原因是焊縫冷卻時間不夠或焊接不飽滿。進(jìn)行打樁作業(yè)時，管樁進(jìn)入軟土層前需要穿越硬夾層，夾層帶來的阻力使得樁身受到的應(yīng)力增加，隨著應(yīng)力增加樁身局部抗拉強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致樁身出現(xiàn)折斷。

本文檢測時使用的PHC管樁（5#樁），長度47.00m，配樁13m+12+12m+10m，使用低應(yīng)變法進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果表明樁體6.0m左右的聲波出現(xiàn)變化，可以檢測到反射波，連續(xù)震蕩現(xiàn)象較為明顯，可以判斷樁身為三類樁，圖3為檢測數(shù)據(jù)。而且對同批樁身進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)類似的樁身較多，結(jié)合施工樁資料進(jìn)行分析可以得知接口位置不存在缺陷，樁身缺陷可能性低。為了查明缺陷的位置，對施工地質(zhì)情況進(jìn)行了分析，得知工程場地淤泥質(zhì)軟土較多，且覆蓋在施工區(qū)域上層，無軟硬交接地層，所以問題不屬于打樁時樁身穿越軟硬交接層被拉斷。

圖3 檢測數(shù)據(jù)

復(fù)測時觀察發(fā)現(xiàn)因?yàn)槭┕ぺs工，所以打樁時采用C20素混凝土澆筑，樁身的尺寸為1.80m×1.80m×0.15m，墊層的厚度相對較低，樁頭與墊層結(jié)合緊密。由于施工現(xiàn)場厚淤泥質(zhì)軟土較多，所以進(jìn)行現(xiàn)場抽水時將會產(chǎn)一定的作用力，在長期的應(yīng)力作用下淤泥質(zhì)軟土排水固結(jié)，并出現(xiàn)明顯的沉降情況，土體與墊層出現(xiàn)脫空區(qū)域，導(dǎo)致樁身穩(wěn)定性降低。通過分析可以初步得出檢測結(jié)論，之后檢測人員拆除了一些存在著異常曲線的樁頭，可以確定樁頭存在著缺陷，而曲線較為正常的樁身則達(dá)到了一類樁的標(biāo)準(zhǔn)，檢測是發(fā)現(xiàn)6.0 m處反射正常，同批樁為正常樁。在進(jìn)行檢測工作時，PHC管樁墊層通常不會影響低應(yīng)變檢測信號，但對于采集曲線影響較大，所以檢測時需要分析墊層的類型、工方式以及地質(zhì)條件等，通過有效的方法對這些條件進(jìn)行控制。

通過實(shí)際案例可以看出，使用低應(yīng)變檢測方法進(jìn)行檢測時檢測數(shù)據(jù)受到檢測方法和施工方法等影響較大，想要獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，需要對存在差異的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出影響檢測結(jié)果的主要因素，采取有效的方法對檢測方法進(jìn)行控制，從而跟好地保障檢測結(jié)果的有效性。此外，值得注意的是，為了更好地提升檢測的質(zhì)量，檢測人員也需要不斷地優(yōu)化檢測方法，通過檢測方法優(yōu)化實(shí)現(xiàn)對檢測工藝的改進(jìn)，從而更好地提升檢測質(zhì)量。

5 結(jié)束語

總而言之，我國工程施工行業(yè)發(fā)展迅速，在工程施工領(lǐng)域樁基施工非常重要，其關(guān)系到整個工程的質(zhì)量。在樁基檢測過程中，低應(yīng)變法有著重要的應(yīng)用，其能夠有效地保障檢測數(shù)據(jù)的精度，但是檢測結(jié)果往往也和容易受到施工方法和周邊環(huán)境的影響，想要獲得精確的檢測結(jié)果，必須對影響檢測結(jié)果精度的因素進(jìn)行分析，采取有效地方法對這些影響因素進(jìn)行剔除，從而更好地確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為樁基施工提供更精確的檢測數(shù)據(jù)。