探析建筑工程樁基檢測中低應變反射波法的應用

■鄒 征，何 珍，王 丹 ■江西省吉安市建筑工程質量檢測中心，江西 吉安 343000

樁基由樁和承臺組成，是建筑的基礎支撐，承載著上部荷載。若樁基不穩或松動，極易引起上部結構傾斜，甚至沉降坍塌。所以樁基施工完成后，需依據規定標準對其質量進行檢測。但樁基在建筑工程中屬于隱蔽結構，無法直接檢測，這就要求采用其他檢測技術。目前常見的檢測方法有低應變反射波法、鉆芯檢測法、聲波透射法等，綜合工期、成本、精確度和安全性等因素加以考慮，低應變反射波法檢測速度快、工藝簡單，可實現無破損檢測且成本劃算，綜合性能較好，在現代建筑樁基檢測中有著廣泛應用。

1 低應變反射波法及其檢測流程

1．1 原理

該方法是在應力波理論的基礎上形成的，主要用于判斷樁身的完整性，可快速查出樁長是否符合要求、樁體是否存在質量缺陷、混凝土強度等級如何。在檢測時，通常借助力錘或力棒在樁頂敲擊施加壓力，產生的應力波便沿著樁體向下傳播，直至樁端產生反射。應力波在傳播時，若中途遇到縮徑、離析等缺陷時，同樣也會產生反射。樁頂的傳感器則負責接收這些反射波信號，經專業儀器放大后加以分析處理，將信號描繪成曲線圖的形式供技術人員觀察判斷。曲線特征可較為準確地反映出樁體狀況，根據平均波速可估算混凝土的強度等級。

1.2 流程

在準備階段，主要是選擇并調整儀器、收集相關資料等工作，必須確保全部工作都到位，否則將給測試結果帶來不利影響。開始檢測時，需再次檢測全部用到的儀器設備，合理設定各項參數;對樁基進行清理，確保樁頂平整清潔;正確安裝傳感器后，根據要求選擇能量激振;采集反射信號并進行分析，最終得出結果。

2 低應變反射波法的應用要點

2．1 樁頭的清理工作

樁頭是施加荷載及接收發射波信號的關鍵，必須做好清理工作。很多灌注樁在成樁時都會在樁頭留有浮漿，對信號的準確性影響較大，甚至會出現反向脈沖。所以測試人員決不能偷懶，置浮漿于不顧，而應及時清理，將浮漿鑿除。傳感器要安放在樁頭，為方便安裝，同時也為了提供一個良好的錘擊平面，有必要對樁頭進行打磨，確保樁頭平整光潔，沒有裂紋、破碎等現象。

2．2 正確安裝傳感器

傳感器是測試中的重要部件，其自身性能和質量直接關系到后面信號轉換的準確性。一般而言，質量輕且離樁頭近的傳感器的傳遞性較好，接收的反射信號也較為真實。所以在安裝時常選擇牙膏作為耦合劑，也可在樁面上使用一些粘結劑，使傳感器更加牢固。為保證采集的信號更加準確，能夠更真實地繪制波形曲線，應采用高度靈敏的加速度傳感器。其安裝位置也頗為重要，實心樁應安裝在距樁心2/3半徑的位置，空心樁則應安裝在樁壁厚度的1/2處，并保證傳感器和錘擊點處于同一個水平面，且盡量和樁體的中心線成90度夾角。

2．3 合理的激振操作

錘擊產生的能量應能夠傳播到底部，且保證反射的信號不會太弱，不然都會影響到測試結果。對于大樁，多選擇重量大的鐵球，能量大、脈沖寬，可檢測樁體深部缺陷。若異常處位于淺層，可利用小錘判斷。樁長較大時，高頻波不易采集反射信號，所以常換做低頻率脈沖波，然后用高頻波檢測上部缺陷。

2．4 信號采集及處理

選擇合理的儀器并設置好各項參數，如果多次測量的結果偏差較大時，應及時分析原因并解決，盡量清除所有的不良影響因素。為防止過多的隨機干擾，可增強信號并增加激振和接受信號的次數。好的波形較為光滑，能夠精確地反映樁體實際情況，沒有振搗波形，且最終會回歸基線。檢測結束對數據分析處理時，若發現反射信號不明顯，可根據原始波形放大波形指數，增強其清晰度。濾波經常被用作測試人員判斷的依據，如低通濾波，但要考慮其上限。

3 低應變反射波法在建筑工程樁基檢測中的實際應用

3．1 實例分析

某綜合樓占地26400m2，樁基礎采用預制管樁，設計強度為C80，樁徑為450mm，設計長度10.5m。因是高層建筑，承重較大，樁基礎必須有足夠的承載力，因此需對其強度進行檢測。在準備階段，選擇普通的尼龍錘頭作為激振工具，使用加速度傳感器接收反射信號，耦合劑則使用黃油。以A、B、C、D三樁為檢測對象，并對相應的曲線圖進行分析。從現場地質勘查報告來看，土質自上而下主要是雜填土層、粉質粘土層、粉砂層和泥質粉砂層。

3．2 實施檢測

A樁長10.5m，錘擊產生的應力傳到樁底后，返回的發射信號較強，樁身阻抗比持力層的阻抗要大，所以樁底的反射相位和跳峰相位處于同一個相位。樁底端的反射時間為4.05秒，波速約為4250m/s，需對指數放大一倍。樁頭下4.8m處的樁體與相位反射信號相反，沒有傳播到樁底就有明顯的同相反反射信號，可判斷此處出現異常或存在缺陷，為Ⅳ類樁，即不合格章。經開挖驗證在4.4米處存在斷裂。

B樁長為11m，從實際測試的信號中清晰地看到，有樁底反射比較弱，樁混凝土的樁身阻抗大于樁端持力層的阻抗，因此樁底的反射相位與起跳峰相位一致在同相位，反射時間4.15ms，波速為4094m/s，靠近樁頭位置0.7m處出現多次強烈同相反射信號，未到達樁底出現明顯的同相反射信號，判定為此處出現缺陷，為Ⅳ類樁。開挖驗證在0.7m處存在斷裂。

D樁長度為10.5m，從實際測試的信號中清晰地看到樁底反射明顯，樁混凝土的樁身阻抗大于樁端持力層的阻抗，因此樁底的反射相位與起跳峰相位一致在同相位，樁底反射時間為4.21ms，波速為4088m/s，指數放大倍數為1，為I類樁。

3．3 檢測結果分析

從上面的測試結果可知，A樁與B樁都屬于Ⅳ類樁，需采用靜載荷試驗等方法做進一步驗證，觀察其承載力是否符合要求。否則要經過加工處理后才能使用;C樁為為I類樁，樁底反射較為明顯，樁身彈性波速與混凝土強度對應性較好，施工樁長和地質資料也比較吻合。

4 結束語

綜上可知，低應變反射波法的應用取得了較好的效果，說明設計的測試方案可行。隨著建筑行業的發展，高層建筑數量不斷增多，結構日益復雜，作為其基礎支撐，樁基的重要熊不言而喻。為確保樁基穩定可靠，需采用合理的方法對其性能加以測試。低應變反射波法具有諸多優勢，但在實際應用中還需進一步完善。

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