付明海

安徽三建工程有限公司 安徽 合肥 230000

前言

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

1 低應(yīng)變無(wú)損檢測(cè)法概述

應(yīng)用于混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)的低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是一種基于低應(yīng)變反射波檢測(cè)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(hào)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(zhǎng)、時(shí)間、幅值和波形特征，對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢查和判斷[1]。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，借助于低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)，可以判斷樁身缺陷，還能完成施工樁長(zhǎng)校對(duì)和混凝土強(qiáng)度等級(jí)定性預(yù)估。

基于低應(yīng)變技術(shù)開展混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)時(shí)，需要用到的設(shè)備是低應(yīng)變檢測(cè)儀。這種儀器以工業(yè)計(jì)算機(jī)為主控系統(tǒng)，是一種體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐用的檢測(cè)儀器；低應(yīng)變檢測(cè)儀可連續(xù)工作6小時(shí)，其顯示屏在太陽(yáng)強(qiáng)光下也依舊清晰可見。而且，低應(yīng)變檢測(cè)儀的信息儲(chǔ)存量巨大，可同時(shí)儲(chǔ)存5000根混凝土樁基礎(chǔ)的完整檢測(cè)數(shù)據(jù)，將會(huì)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(cè)法的局限性和注意事項(xiàng)

通常來(lái)說(shuō)，樁身混凝土強(qiáng)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(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致混凝土樁基礎(chǔ)的質(zhì)量不佳。利用低應(yīng)變檢測(cè)法，可以對(duì)樁身完整性進(jìn)行有效判斷，從而獲得實(shí)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(cè)法使用過(guò)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(qiáng)的局限性。低應(yīng)變檢測(cè)法只能簡(jiǎn)單地分析、評(píng)價(jià)樁身問(wèn)題，并不能對(duì)樁身缺陷進(jìn)行全面性反映。比如，無(wú)法對(duì)缺陷程度準(zhǔn)確定量，只能初步判定缺陷類型，但遇到嚴(yán)重淺部缺陷時(shí)往往會(huì)忽略其下部的第二個(gè)缺陷；同時(shí)，技術(shù)的局限性還表現(xiàn)在對(duì)小缺陷檢測(cè)不靈敏、無(wú)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(wèn)題上。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，臨近樁的波阻抗變化將影響待測(cè)樁的檢測(cè)信號(hào)，將會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成干擾；在檢測(cè)嵌巖樁時(shí)，無(wú)法有效生成反射性波形，檢測(cè)準(zhǔn)確度難以保證。

由于低應(yīng)變檢測(cè)方法存在應(yīng)用局限性，所以在技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)那疤嵯?，混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性也將大打折扣。為了保證技術(shù)應(yīng)用成效，檢測(cè)人員應(yīng)該著力降低技術(shù)局限性帶來(lái)的不良影響，從而保證混凝土樁基礎(chǔ)檢測(cè)結(jié)果真實(shí)、準(zhǔn)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(cè)人員需要開展樁頭處理工作?；诘蛻?yīng)變檢測(cè)法開展混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)時(shí)，樁頭的平整度將會(huì)直接對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性產(chǎn)生影響。為此，在實(shí)施檢測(cè)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(hào)奠定基礎(chǔ)[2]。另一方面，檢測(cè)人員還應(yīng)該確保檢測(cè)的針對(duì)性。對(duì)于混凝土樁基礎(chǔ)而言，若樁基強(qiáng)度達(dá)標(biāo)但混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，基于低應(yīng)變技術(shù)開展樁基無(wú)損檢測(cè)將變得毫無(wú)意義。所以，檢測(cè)人員應(yīng)該在確定混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)以后，再對(duì)混凝土樁基礎(chǔ)進(jìn)行針對(duì)性低應(yīng)變檢測(cè)，為明確樁基完整性提供保障。此時(shí)，檢測(cè)人員應(yīng)該保證被檢測(cè)混凝土樁基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%（大于15MPa）以上。

3 基于低應(yīng)變檢測(cè)的混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)實(shí)例分析

本文將基于實(shí)際工程案例，對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在混凝土樁基礎(chǔ)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行論述。案例工程為機(jī)場(chǎng)工程，機(jī)場(chǎng)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(qiáng)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(hào)為PHC-500AB（125），基樁樁端持力層是全風(fēng)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(cè)設(shè)備

基于低應(yīng)變法檢測(cè)時(shí)，相關(guān)工作人員需要先確定檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)而保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。檢測(cè)人員需要使用低應(yīng)變檢測(cè)儀或RS-W（P）型24位浮點(diǎn)樁基動(dòng)測(cè)儀；若選擇使用后者進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，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(cè)試信噪比，保證檢測(cè)結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。

3.2 規(guī)范檢測(cè)操作

低應(yīng)變反射波檢測(cè)法的現(xiàn)場(chǎng)操作必須完全符合國(guó)家規(guī)范，檢測(cè)前相關(guān)工作人員需要先做好前期準(zhǔn)備。在此環(huán)節(jié)，最為重要的就是保證樁頭平整。此時(shí)，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(zhǔn)確性。安裝傳感器以前，檢測(cè)人員需要檢查安裝點(diǎn)附近是否存在裂縫或缺損，且必須保證安裝位置牢靠，進(jìn)而確保信號(hào)采集過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)傳感器滑動(dòng)或松動(dòng)問(wèn)題。傳感器的安裝位置與激振點(diǎn)的距離應(yīng)該超過(guò)1/4樁徑，若激振點(diǎn)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(guò)2/3的樁半徑。需要注意的是，無(wú)論是傳感器還是激振點(diǎn)的位置，都必須遠(yuǎn)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(shí)，檢測(cè)人員還需要以垂直方式將其安裝在樁頂。檢測(cè)時(shí)，樁頂?shù)膫鞲衅鳈z測(cè)點(diǎn)應(yīng)基于2～4點(diǎn)/樁的規(guī)定布設(shè)。同時(shí)，檢測(cè)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(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)與樁中心的連線成90°夾角[3]。信號(hào)出現(xiàn)后，檢測(cè)人員需要在每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)處記錄5個(gè)有效信號(hào)，從而保證信號(hào)可以準(zhǔn)確地反映樁身情況。

3.3 確定結(jié)果評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

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(cè)的技術(shù)規(guī)范要求，即《建筑基樁檢測(cè)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(huì)對(duì)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(yán)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(yán)重缺陷，無(wú)法正常使用，必須進(jìn)行工程處理。在利用低應(yīng)變法對(duì)各類樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將會(huì)獲得不同的時(shí)域信號(hào)和幅頻信號(hào)。

第一，Ⅰ類樁的時(shí)域信號(hào)特點(diǎn)是，有樁底反射波，且2L/C時(shí)刻前不存在缺陷反射波；幅頻信號(hào)特點(diǎn)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(shí)域信號(hào)特點(diǎn)是，2L/C時(shí)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(hào)特點(diǎn)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(shí)域信號(hào)與幅頻信號(hào)特點(diǎn)在Ⅱ類樁和Ⅳ類樁之間。第四，Ⅳ類樁的時(shí)域信號(hào)特點(diǎn)是，不存在樁底反射波，但其2L/C時(shí)刻前會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波，還會(huì)出現(xiàn)周期性反射波，樁身的嚴(yán)重缺陷處反射波波形將出現(xiàn)低頻大振幅衰減震動(dòng)；幅頻信號(hào)特點(diǎn)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(méi)有樁底諧振峰，或嚴(yán)重缺陷處存在單一諧振峰且沒(méi)有樁底諧振峰。

3.4 獲得檢測(cè)結(jié)論

在此環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員需要對(duì)已獲得的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(cè)混凝土樁基礎(chǔ)的整體完整性。在案例工程之中，共檢測(cè)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(lái)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(shí)用性標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于存在明顯缺陷且已經(jīng)對(duì)基樁承載力造成不良影響的基樁來(lái)說(shuō)，只有得到妥善處理，且其實(shí)用性滿足國(guó)家規(guī)定后才能重新使用。此時(shí)，應(yīng)該針對(duì)這一基樁的缺陷位置以及缺陷成因，制定針對(duì)性工程處理方案，進(jìn)而有效彌補(bǔ)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(yǔ)

綜上所述，基于低應(yīng)變法進(jìn)行混凝土樁基礎(chǔ)的無(wú)損檢測(cè)可以為提高樁基安全性和可靠性提供輔助。在實(shí)踐工作中，低應(yīng)變檢測(cè)的脈沖或?yàn)V波頻率較低會(huì)對(duì)樁身阻抗變化產(chǎn)生影響，且墊層也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。為了保證檢測(cè)質(zhì)量，相關(guān)工作人員需要從實(shí)際出發(fā)，著力解決混凝土樁基礎(chǔ)低應(yīng)變檢測(cè)法的局限問(wèn)題。