淺析低應變法檢測基樁完整性

劉 劍

(河北省交通規劃設計院試驗檢測室)

基樁，在公路、鐵路、電力、建筑等領域都有廣泛的應用，由于其完工后的隱蔽性和不可見性就決定了不能采用直觀的方法對其完整性進行檢測，本文通過低應變法在公路橋梁的基樁完整性檢測的應用，介紹這種檢測速度快、準備工作簡便、操作簡單的檢測方法。

1 應力波

應力波:當介質的某個地方突然受 到一種擾動，這種擾動產生的變形會沿著介質由近及遠傳播開去，這種擾動傳播的現象稱為應力波。

波阻抗:

Z=ρCA

式中:ρ 為密度;C 為應力波速;A 為樁橫截面積。

2 檢測原理及方法

低應變法能檢測樁身混凝土的完整性，確定缺陷在樁身中的位置，結合地勘報告、施工工藝及施工記錄，還可推定樁身內部缺陷的性質。

圖1 低應變法檢測基樁完整性示意圖

低應變法測樁的示意圖如圖1 所示，其基本原理為:用錘激振樁頭，所產生的應力波將沿著樁身向下傳播，在傳播過程中，若遇到波阻抗界面，將產生聲波的反射和透射(見圖2)。應力波反射和透射能量的大小取決于兩種介質波阻抗的大小。由波動理論可知，當應力波遇到斷裂、離析、縮頸及縮底時，由于波阻抗變小，反射波與入射波的初動相位同相;當應力波遇到擴頸、擴底時，波阻抗變大，反射波與入射波的初動相位反相。結合振幅大小、波速高低、反射波到達時間等參數可對樁的完整性、缺陷程度及位置等作出綜合判斷。但低應變法也不是萬能的，低應變法能夠檢測到的現象和不能檢測到的現象。

3 檢測過程

3.1 檢測前準備工作

進行現場調查，搜集工程地質資料、基樁設計圖紙和施工記錄、監理日志等，了解施工工藝及施工過程中出現的異常情況，明確被檢測樁號。

圖2 應變波在樁中的反射和透射

(1)搜集工程地質資料了解樁和樁周土的剛度比大小、樁側土阻尼大小、影響波形特征、影響檢測深度，采取適當的措施，幫助正確地進行波行分析。

(2)基樁設計圖紙:了解樁型、設計砼強度、承載力、基礎類型，分析缺陷影響程度時參考。

(3)施工記錄和監理日志:了解施工工藝及施工過程中出現的異常情況，做到有的放矢，最終盡可能正確地分析出缺陷的類型。

(4)明確被檢測樁號:不能張冠李戴，造成被動。

3.2 樁頭處理

鑿掉浮漿，打磨平整，樁頭干凈干燥。

樁頂應鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。

樁頂面條件的好壞直接影響測試信號的質量和對樁身完整性判定的準確性，要求被檢樁的樁頂面混凝土質量、截面尺寸與樁身設計條件基本相同，并且干凈無積水。

(1)灌注樁有低強度的浮漿將直接影響到傳感器的安裝及錘擊所產生的彈性波在樁頂部分的傳播，因此必須清除干凈，以露出干凈的混凝土表面為準。

(2)預應力管樁:當法蘭盤與樁身混凝土之間結合密實時，可不進行處理，若有松動和破損現象，必須用電鋸截除，不可鑿除;

(3)檢測前將被檢測樁頂部與相鄰的墊層或承臺斷開，避免因墊層或承臺連接造成波的散射，使波形復雜化。

(4)測點和激振點磨平。

3.3 儀器連接

根據現場實際情況選擇合適的激振設備、傳感器及檢測儀，檢查測試系統各部分之間是否連接良好，確認整個測試系統處于正常工作狀態。傳感器放置距樁心2/3 ～3/4R 處且安裝位置，要求平整盡可能使傳感器垂直與樁頭平面。

傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮泥等耦合劑，粘結應牢固，并與樁頂面垂直。

傳感器安裝的好壞對采集信息的影響很大，粘結層應可能薄。傳感器底面與樁頂應緊密接觸，不得用手接觸傳感器，在信號采集過程中不得產生滑移或松動。

4 檢測結果分析

低應變法判別樁身缺陷以2L/c 時刻前有無缺陷反射波以及有無樁底反射波進行判定，根據樁身是否存在缺陷以及缺陷的嚴重程度，將樁身完整性劃分為四類，詳見表1。

表1 低應變法樁身完整性分類及評定標準

續表1

5 結 語

低應變法這種檢測速度快、準備工作簡便、操作簡單檢測基樁完整性檢測手段在公路橋梁的樁基檢測領域有著非常廣泛的應用，但這種檢測手段也存在一些不足，比如不能提供單樁承載力、對小缺陷靈敏度不高、無法檢測樁底沉渣等。因此，在樁基檢測過程中，應結合工程的實際需要選擇最合適的檢測手段。

［1］建筑基樁檢測技術規范(JGJ 106－2003)［S］.

［2］公路工程基樁動測技術規程(JTG/T F81－01－2004)［S］.