馮高峰

安陽市建筑設(shè)計(jì)研究院

樁基檢測(cè)中低應(yīng)變反射波法的實(shí)踐應(yīng)用

馮高峰

安陽市建筑設(shè)計(jì)研究院

目前國(guó)內(nèi)基樁檢測(cè)的工作中，低應(yīng)變反射法具有快速、簡(jiǎn)便及經(jīng)濟(jì)的有點(diǎn)，其應(yīng)用在工程中普遍認(rèn)可。基樁的承載力檢測(cè)和完整性檢測(cè)是基樁質(zhì)量檢測(cè)中的主要內(nèi)容，本文章主要介紹樁身的完整性檢測(cè)，按相關(guān)規(guī)范及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將樁基檢測(cè)形式可分為直接法、半直接法和間接法。低應(yīng)變反射波法樁基檢測(cè)技術(shù)就是半直接法中的其中之一，樁基低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)作為一種樁身完整性檢測(cè)的動(dòng)測(cè)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)基樁檢測(cè)工程中。

樁基檢測(cè)；低應(yīng)變反射波法；實(shí)踐應(yīng)用

現(xiàn)階段，各類工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多。在工程項(xiàng)目施工中，樁基工程是建筑工程中應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)形式，并且隨著高層建筑的層高不斷增加，及建筑結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜、層數(shù)和層高相差的懸殊及地下結(jié)構(gòu)與空間的開發(fā)，樁基工程顯得格外重要，樁基工程的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到建筑物的結(jié)構(gòu)、受力安全，更關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)及社會(huì)安全。如何保證每根樁的質(zhì)量都滿足規(guī)范設(shè)計(jì)及工程要求，一直備受土木人特別是樁基檢測(cè)從業(yè)人員的關(guān)注。

1 低應(yīng)變反射法檢測(cè)原理

低應(yīng)變樁基檢測(cè)法，是一種沒有損害檢測(cè)方法，能夠保證樁身完整性檢測(cè)，還可以判斷缺陷的類型以及樁的位置和一些不同程度的損壞，可以檢查樁的長(zhǎng)度以及估計(jì)樁混凝土強(qiáng)度等，能夠有效的判斷樁基的整體性能，保證工程質(zhì)量安全。經(jīng)過大量的理論研究和工程實(shí)踐，我們已經(jīng)形成了系統(tǒng)、成熟的檢測(cè)原理。

在測(cè)試過程中測(cè)試樁在頂部的垂直震動(dòng)轉(zhuǎn)化為特定的應(yīng)力波，能量能夠促使縱向彈性波沿著樁身彈性波進(jìn)行傳播，其樁身明顯的變化會(huì)導(dǎo)致波在阻抗界面的時(shí)候會(huì)有一定的差異，這其中包括擴(kuò)大以及減少速度及相應(yīng)的波幅。斷樁以及樁底部，將錘擊對(duì)應(yīng)的反射波波形并結(jié)合傳感器安裝的具體位置樁的頂部反射信號(hào)、信號(hào)放大、濾波、數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果的反射波計(jì)算彈性波傳播速度在樁身的不同位置，檢測(cè)人員在結(jié)合地質(zhì)信息、施工記錄、樁身完整性的基礎(chǔ)上可以分析和判斷缺陷類型，集合經(jīng)驗(yàn)確定缺陷的位置和程度，通過統(tǒng)計(jì)估算基樁混凝土的強(qiáng)度等級(jí)以及樁長(zhǎng)度等。

2 樁基檢測(cè)中低應(yīng)變反射波法的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 低應(yīng)變反射波法工程應(yīng)用的儀器設(shè)備

如前所述，低應(yīng)變反射波法基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)是一門綜合多種學(xué)科的應(yīng)用系技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、物理學(xué)、電子科學(xué)及樁基工程等學(xué)科。樁基現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，首先通過激振設(shè)備在樁頂面時(shí)間激振力，傳感器傳播應(yīng)力波信號(hào)，接著放大器放大，最后在顯示器上顯示或打印圖線，用以評(píng)價(jià)、判定樁身缺陷結(jié)果。

2.2 低應(yīng)變應(yīng)力波反射法振源特性對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)低應(yīng)變樁基檢測(cè)技術(shù)的結(jié)果產(chǎn)生影響，使檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)可知，振源對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響尤為關(guān)鍵，譬如窄脈沖信號(hào)有利于檢測(cè)信號(hào)分辨率，利于樁身淺部、輕度缺陷的識(shí)別、判定；相反，寬脈沖信號(hào)則產(chǎn)生相反的作用。為深入探究振源對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，學(xué)者們進(jìn)行了室內(nèi)和室外試驗(yàn)。結(jié)果顯示，錘擊材料的硬度、錘擊能量的大小及錘擊時(shí)與樁頂面的有效接觸面積等是激振效果的主要影響因素。手錘錘擊時(shí)與樁頂面的有效接觸面積越小，信號(hào)脈沖的寬度就越窄。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)

(1)施工場(chǎng)地勘測(cè)、資料收集低應(yīng)變檢測(cè)從業(yè)人員在進(jìn)行樁基檢測(cè)之前，需要熟悉項(xiàng)目場(chǎng)地的情況，了解待檢樁基所處的土層條件、相應(yīng)的地質(zhì)勘探報(bào)告及樁基的種類、設(shè)計(jì)文件和施工人員水平。同時(shí)，需待測(cè)項(xiàng)目的樁基圖，對(duì)照相應(yīng)規(guī)范要求的檢測(cè)數(shù)量，選取一定的樁號(hào)、及其位置進(jìn)行樁基低應(yīng)變檢測(cè)。

(2)待檢樁的確定及處理在確定檢測(cè)樁的位置及樁號(hào)后，需對(duì)待檢樁進(jìn)行檢測(cè)前期的處理。并且檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢單位、監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員、業(yè)主及施工單位人員需同時(shí)在場(chǎng)。前期處理主要是對(duì)樁頂面進(jìn)行浮塵、浮漿等清理，為保證傳感器接收信號(hào)的靈敏度及精度保證，還要保證傳感器與樁頂面的黏連牢固。

(3)安裝傳感器在安裝傳感器時(shí)，必須要保證傳感器等軸線與樁身軸線相平行，以消除入射波與反射波產(chǎn)生相位夾角，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。傳感器的黏連可以使用膠黏劑、潤(rùn)滑劑及橡皮泥等粘結(jié)材料，要保證傳感器與樁頂面之間有良好的耦合。傳感器的粘結(jié)點(diǎn)與激振力的施加點(diǎn)之間的距離要滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

(4)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集檢測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行檢查，更換或維修出現(xiàn)問題的設(shè)備，使處于正常使用狀態(tài)。根據(jù)待檢樁的條件選擇適宜的激振條件及信號(hào)接收條件，遵循小錘敲小樁，大錘敲大樁，小樁用輕錘，大樁用重錘的原則。施加錘擊激振力時(shí)，要滿足時(shí)間激振力的條件要求。每根被檢樁應(yīng)進(jìn)行至少三次的重復(fù)檢測(cè)，存入儀器之前要檢測(cè)波形圖的完整。

(5)分析、判定檢測(cè)數(shù)據(jù)?；炷潦前匆欢ǖ谋壤赡z凝材料和骨料混合攪拌而成，從而決定了其內(nèi)部成分組合的隨機(jī)性。當(dāng)超聲波經(jīng)過混凝土內(nèi)部時(shí)，所測(cè)聲速值將服從正態(tài)分布。若某處不具備正態(tài)分布特征，則可判定該位置存在缺陷的可能性很大，即聲速異常處為缺陷位置。

單根樁的聲速的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差：

通過剔除小于的值再將剩余的數(shù)據(jù)重新計(jì)算平均值m′x和標(biāo)準(zhǔn)差s′x，求得新臨界值X′L。不斷重復(fù)以上計(jì)算過程，直到剩余數(shù)據(jù)均大于XL。而這些被剔除的數(shù)值即為異常數(shù)據(jù)，并對(duì)應(yīng)缺陷所處位置。為了避免標(biāo)準(zhǔn)差過大、臨界值偏低、臨界值離散大等不合理情況出現(xiàn)，還應(yīng)選用兩邊剔除法，即小、大交替剔值法、先小后大剔值法、先大后小剔值法。

綜上所述，在用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性時(shí)，對(duì)缺陷的類別進(jìn)行判別時(shí)，不可輕易地下結(jié)論，可通過其他檢測(cè)方法進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)，否則會(huì)造成不必要的浪費(fèi)或者給工程質(zhì)量帶來巨大的安全隱患。本文主要簡(jiǎn)要敘述了低應(yīng)變反射法檢測(cè)原理以及其在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用。

[1] 魏蓓. 低應(yīng)變反射波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 交通世界(運(yùn)輸.車輛)，2015，(10)：52-53.

[2]葛天興. 樁基檢測(cè)中低應(yīng)變反射波法的實(shí)踐應(yīng)用[J]. 河南科技，2014，(18)：60-61.

[3] 林道俊，劉濟(jì)鵬，韓彥芳. 初探低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的實(shí)踐[J]. 巖土工程技術(shù)，2013，(06)：288-291.