針對基樁低應變檢測中的相關問題分析

【摘要】本文首先概述了反射波法檢測基樁完整性的方法，然后分析了基樁檢測中遇到的問題，探討了影響基樁低應變檢測質量的因素，最后提出了具體的解決方法以及檢測時應注意的事項。本文是個人的一些觀點和看法，可供同行參考。

【關鍵詞】反射波法；檢測質量；影響因素

前言

利用反射波法檢測基樁的完整性， 具有方法簡單， 時間短效率高， 能及時提供測試結果， 查出基樁的質量隱患， 為及時穩妥地處理樁基工程事故， 提供依據， 便于有針對性地采取補救措施， 防止重大安全質量事故的發生， 減少工期延誤， 可達到事半功倍的效果。

一、反射波法基本原理分析

反射波法是一種瞬態激振無損測樁法， 它基于以下假設： 將樁假設成一端彈性連接的一維桿件， 其材質均勻連續， 信號沿樁身傳播過程中不發生衰減，樁周土對樁身應力波的傳播不產生影響。在樁頂進行豎向激振， 彈性波沿樁身向下傳播，當波沿樁身傳播遇到阻抗（ 如樁底或樁身缺陷等部位） 發生變化時， 應力波將產生反射， 安裝在樁頂的高靈敏度傳感器接收響應信號， 經過放大、濾波和數據處理， 可識別來自樁身不同部位的反射信息， 據此判斷樁身完整性， 推斷缺陷類型及其在樁身中的位置， 驗證核對有效樁長， 對樁身混凝土強度等級做出定性估計。

二、樁身質量分類標準分析

I類樁： 樁身混凝土完整性好， 無不良缺陷， 波速正常， 混凝土強度達到設計強度。II類樁： 樁身混凝土基本完整， 有小缺陷， 波速基本正常， 混凝土強度達到設計強度。III類樁： 波形有明顯的缺陷反射， 波速較低或呈低頻曲線， 但不是斷樁等嚴重缺陷， 且混凝土強度不小于設計強度的 80% 。IV類樁： 波形有多次樁間缺陷強反射， 波速偏低， 樁身有嚴重缺陷或斷樁等， 或樁身混凝土強度小于設計強度的 80%。其中I類樁為優質樁， II類樁為合格樁， III類樁需經過設計計算分析， 以確定修補方案或繼續使用，IV類樁為不合格樁。在樁的質量分類標準方面， 不同的行業有許多不統一之處， 應在實際工作中去完善， 使檢測結論更明確實用。

三、影響基樁檢測質量的因素分析

1、準備工作。（ 1） 檢測前應具有下列資料： 樁位平面布置圖、樁基礎設計圖、原始打樁記錄、地質勘察報告； 掌握樁基類型、成樁工藝、樁長、樁徑、樁身混凝土強度等參數。（ 2） 進入現場進行調查， 了解其實際施工質量。例如： 是否存在樁頭潮濕、夾泥、疏松、大頭樁等現象。樁頭須達到設計標高， 清理干凈， 并保證樁頭的平整、完好無破損， 用砂輪機打磨出 3～ 4 個直徑 8～ 10 cm 的光面， 作為激振點并利于安裝傳感器。激振點宜選在樁中心， 傳感器安放在距樁半徑 2/ 3處， 出露的鋼筋應倒向兩側， 且不應有較大晃動。在全線檢測初期， 一些施工單位對檢測工作不太了解，沒按有關要求清理樁頭， 給數據采集和室內分析帶來一些困難和影響。

2、齡期要求。由于混凝土強度與其齡期密切相關， 齡期較短的情況下， 對測試質量影響較大， 這些影響主要表現在判別缺陷的性質和程度上。依據規范要求， 被檢測的灌注樁應達到規定養護齡期后進行， 對打入樁，應在達到地基土有關規范規定的休止期后施測， 尤其是長樁和場地地質條件較差的樁， 更為必要。

3、儀器選用。若基樁長徑比過大， 且地基土強度較高， 入射波衰減較快， 樁底反射信號較難探測到。在檢測時， 采用的儀器為 PIT 基樁完整性動測儀及R S1616K （ P） 工程樁動測儀， 該兩種儀器性能較好，可以較好地采集到樁底的微弱反射信號， 能夠保證野外數據采集質量。

4、信號采集。一是振源的選擇及其對信號的影響。由于不同深度的缺陷對測試的頻率范圍要求不同， 選用不同頻響力棒， 可使測試結果更加準確。檢測淺部缺陷或短樁時， 宜用高頻振源， 以提高分辨率， 而對于長大樁或深部缺陷宜選用低頻振源。振源對測試效果影響很大， 不同的激振方式會產生相差很大的曲線。由于力棒較重， 易造成二次沖擊， 導致信號失真， 所以使用力棒時， 應避免二次沖擊的干擾， 同時力棒敲擊樁頂面不應損壞樁頂， 防止信號畸變； 現場司錘人員應相對固定， 盡可能進行專門訓練， 熟練掌握敲錘的輕重、垂直度等。二是傳感器的選擇及其對信號的影響。傳感器是接收樁身反射信號的關鍵設備， 其性能的好壞直接影響波形的采集質量。傳感器以及電纜選用輕型的， 必須保證傳感器與樁體緊密連結， 使之與樁體一起運動， 以便于跟蹤響應， 能真實反映出樁頂的振動。判斷淺部缺陷， 加速度計較為合適， 而使用速度計檢測時， 由于其高頻響應不夠， 難以從曲線上確定淺部缺陷位置。針對疑點較大的樁， 應采用不同的激振方式或更換傳感器類型， 進行對比。三是信號的選擇。檢測過程中， 對前幾根樁進行現場分析， 設置合理的采集參數， 這樣能夠大大提高檢測速度； 測試信號不理想的情況下， 應排除影響測試的不良因素后再重復測試， 存儲信號應選擇重復性好、曲線規則、樁底反射明顯的波形。對于有缺陷的樁應重復測試， 用不同文件名存儲兩次以上， 以便室內對比分析使用。

5、數據分析。一是數據分析常用的幾個方法。（ 1） 數字濾波。在采集信號的過程中， 都有可能產生一些干擾信號或因傳感器安裝不當出現的共振及因樁頭的裂紋而產生的附加振動等， 影響正常信號的接收， 造成曲線不規則， 樁底反射信號不明顯甚至沒有， 不能直接進行分析。合理選用數字濾波可以很好地將高頻信號、干擾信號濾除， 便于確定樁身缺陷位置及找到樁底反射信號。 （ 2） 指數放大。當樁底反射較弱或不明顯時， 可采用指數放大，使尾部信號增強， 確保在同一屏幕中樁底反射清晰可見， 有時數字濾波后再結合指數放大效果更明顯。二是數據分析應注意的事項：（ 1） 當入射波由軟弱土層進入堅硬土層時， 可近似看作擴徑現象， 反之， 當入射波由堅硬土層進入軟弱土層時， 可近似看作縮徑現象。軟土（ 如淤泥質土、淤泥） 或者密實土層（ 如砂性土） 可能使樁身產生不規則的形狀， 造成樁身反射曲線不規則及波速相對異常等。（ 2） 對于非通長配筋的灌注樁而言， 樁的配筋率、鋼筋籠分界面對反射信號的影響也不可忽視， 在該分界面上， 尤其是該部位為軟弱土層時， 入射波經過時， 有時會產生 縮徑 現象。因此， 分析樁身完整性時， 一定要結合工程資料、曲線特征以及同一場地其他曲線對比分析， 綜合考慮， 加強檢驗， 防止誤判。三是混凝土強度與波速的關系。波速與混凝土強度具有相關性， 樁身強度高、質量好， 其波速也高， 反之波速低。但這只是一種定性的關系， 因為影響波速的因素很多， 如混凝土的配合比， 骨料種類及粒徑大小、齡期等有關。

四、結語

低應變動測優點很多， 但也有不足之處， 測試曲線具有多解性， 雖然大部分樁通過動測可做出準確可靠的判斷， 還有極少數樁波形有異常， 但又達不到斷樁的程度， 對這類樁很難用低應變動測準確判斷樁的可用性。對于有疑問樁的檢驗， 建議采用沿樁身抽芯檢測方法加以對比驗證。為更好地開展工作， 在設計過程中就應當落實檢測內容及相關的技術要求， 使檢測工作規范化系統化， 增強基礎施工質量重要性的認識， 從而更好地保證基礎施工質量。