樁基檢測中低應變反射波法的應用

文/蘇翠明 國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心 廣東廣州 510535

樁基檢測中低應變反射波法的應用

文/蘇翠明 國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心 廣東廣州 510535

樁基是建筑工程重要的施工基礎，對于保證建筑整體結構的有效性有著重要的作用。樁基屬于工程中的地下結構物，有著隱蔽性的特點，在施工過程中很容易出現問題，這就需要對樁基質量進行檢測。低應變反射波法是一種樁基位置以及質量檢測的重要方法，其能夠準確、高效地判斷出樁基的完整性。本文從低應變反射波法的概述入手，分析了其在樁基檢測中的應用流程，探討了具體的應用方面，旨在提升低應變反射波法在樁基檢測中的應用水平。

樁基檢測；低應變反射波法；應用

在建筑要求較高或地質條件較差的施工環境下，經常會在建筑工程施工中應用樁基礎，其對于保證建筑工程結構的穩定性有著重要的作用。當前樁基礎檢測技術很多，其中低應變反射波法的應用最為普遍，且效果良好。本文簡要分析了樁基檢測中低應變反射波法的應用，旨在為相關樁基檢測的工程實踐提供參考。

1、低應變反射波法概述

1.1低應變反射波法起源與發展

低應變反射波法起源于法國和英國等國家，其在樁基工程質量檢測中應用的理論基礎為一維波動理論，在二十世紀六十年代，一維波動理論得到了初步的發展，在二十世紀七十年代，一維波動理論中的阻抗法發展迅速，而在二十世紀八十年代后期，這項理論的研究才真正興起，并逐漸成為了樁基檢測中的重要方法。

我國對低應變反射波法的相關研究起始于二十世紀七十年代，在研究方法上有著一定特色，推動了動測技術在建筑領域的應用和發展［1］。二十世紀八十年代，我國經濟迅猛發展，城市化進程逐漸加快，各種建筑工程興起，例如地下工程、高層建筑、鐵路公路等，對樁基基礎的應用也日漸廣泛，樁基能夠提升建筑工程質量，但由于其有著隱蔽性的特點，且易出現質量問題，這就給樁基檢測提出了更高的要求，相較于傳統的靜力試樁檢測來說，動力測樁法的可靠性更高，效率更高，滿足了相關工程對樁基檢測的高要求。

1.2低應變反射波法的概念

低應變反射波法中，通過動力激振的方式對樁體進行激振，在激振作用下，樁體會產生彈性振動，用相關測定儀器來測定樁的振動響應，以此為根據判斷樁的病態情況，估計樁的幾何參數。其中應用最為廣泛的方法是小錘敲擊法，通過小錘來敲擊樁的頂部，在樁頂粘結一個傳感器，傳感器能夠感應到樁發出的應力波信號，之后根據應力波理論研究樁土體內部的動態響應，推演樁土體系實測速度信號，以此來對樁的完整性進行判定。

1.3低應變反射波法的原理

低應變反射波法能夠對混凝土強度等級、樁身缺陷位置以及樁身結構完整性等進行檢測和判斷［2］。在樁頂部用小錘敲擊，在敲擊的過程中垂直產生壓縮波，設定壓縮波的波速為C，其轉播方向為由樁身向下，設定樁身的波阻抗為Z，在壓縮波的傳遞下，波阻抗Z發生變化，一部分應力波經過反射之后沿著樁身向上傳播，一部分應力波則經過透射之后繼續沿著樁身向下傳播。波阻抗Z的變化決定反射波的幅值和相位，在樁頂部安裝一個速度或加速度的傳感器，傳感器會接收到反射波的信號，經過對反射波信號的分析和處理則能夠識別樁身各個部位的信息，通過對這些信息的分析則可以判斷出樁身的缺陷位置、混凝土強度等級以及樁身的完整性，這就是低應變反射波法的基本原理。（在這一章節，可否插入錘擊法檢測樁基的示意圖呢，字數方面就從其它地方壓縮一下）

在公式中，Z表示樁身的波阻抗；

E表示樁身混凝土的彈性模量；

A表示樁身的截面積；

C表示應力波的傳播速度；

P表示混凝土的密度。

通過檢測表達式可知，混凝土密度、樁身截面積以及應力波的傳播速度都是樁身波阻抗的影響因素，假設在樁基某點存在質量問題，則這個點上部和下部的波阻抗必定會存在差異。上部的波阻抗設為Z1，下部的波阻抗設為Z2，則可以得出Z1和Z2的表達式。根據對Z1和Z2大小的比較和分析就可以判斷樁基樁身是否存在缺陷，之后再根據反射波接收時刻和樁頂錘擊時刻之間的差值就可以計算出樁基出現缺陷的位置，具體的計算公式如下：Lx=△t×C/2（補充一下Lx的符號含義）。

2、低應變反射波法在樁基檢測中應用的過程

2.1檢測準備

檢測準備是保證檢測結果準確性的基礎，檢測準備的主要內容有相關資料的收集，相關測量儀器的選擇等。應當保證相關資料的完善性和完整性，保證儀器性能的完好，以此為樁基檢測奠定基礎。

2.2檢測流程

①設備儀器檢測及參數設定：在樁基檢測之前，首先對所選擇儀器進行全面檢測，保證檢測設備儀器性能完好，根據檢測的實際情況來設置合理的設備儀器參數［3］；②柱頭處理：對樁柱頭進行及時清理，保證柱頭的平整性；③在樁頂部的平整位置放置反射波速度或加速度的傳感器；④根據實際情況選擇能量激震，并對樁頂部進行激震；⑤選取合適的波形曲線進行分析和研究；⑥對檢測數據進行分析和處理，得出檢測結果。

2.3檢測要點

首先，應當注意對柱頭的處理，一般來說，在處理柱頭的過程中應當盡量清理干凈，不能留有雜物，要保證柱頭的平整，且不能有水。大量的實踐證明，如果在浮漿上進行檢測試驗，則無論如何改變傳感器的安裝和震源，檢測信號都不十分理想，且還可能會出現反向脈沖影響檢測，這主要是因為浮漿與混凝土不能夠形成連續的界面，從而對反射波的傳播產生影響，因此在應用的過程中要尤其注意對柱頭的處理工作。

第二，應當保證能夠正確安裝傳感器，傳感器的質量越小，與樁面之間的距離越小，則傳遞性越好，檢測的準確性越高，因此在安裝的過程中可以適當采用耦合劑或粘結劑［4］。此外，應當合理地選擇傳感器，相較于速度傳感器來說，加速度傳感器的靈敏度較高，波形曲線能夠清晰的反應樁基缺陷，因此，一般選擇加速度傳感器。

第三，應當合理選擇激振錘，根據樁基的質量和大小來選擇合適的激振錘，例如對于大樁的檢測來說，應當選擇質量大、脈沖寬的鐵錘。

3、樁基檢測中低應變反射波法的應用探討

3.1檢測樁身強度

樁身強度是影響樁承載力的重要因素，對于樁身強度的檢測是必須的、必要的。但是在實際的檢測過程中，經常會出現混凝土石塊強度等級與動測推斷結果不一致的現象，這就給樁基質量檢測帶來了困難。施工過程中，相較于地上部分工程來說，地下樁基工程施工情況要更為復雜，如果片面強調石塊強度等級，則檢測結果的公允性和準確性有待商榷［5］。在一般的建筑工程和民用建筑工程二三類樁基的檢測過程中，應用低應變反射波法進行檢測是比較可靠的。通過資質過硬的檢測單位進行室內檢測，可以得出混凝土強度與彈性波速的相關性，但需要注意的是，要保證樁檢測部位和數量符合現行規范的要求。對于控制現澆混凝土質量的混凝土石塊強度等級的測定來說，則可以根據低應變反射波法進行輔助分析和評價。

3.2檢測樁身完整性

對于軟土地基施工來說，如果采用當前工藝進行鋼筋混凝土灌注樁施工，則必須要對樁身的完整性進行檢測。就目前來看，應用低應變反射波法進行靜荷載試驗能夠實現對樁身完整性的定性分析，按照樁身完整性的缺陷程度可以將其分為四個等級，這就能夠及時、方便地發現問題，能夠為施工過程中樁基礎的處理加固提供有效依據。對于裂隙、夾泥等較大范圍的樁身完整性質量檢測來說，應用低應變反射波法也能夠保證檢測結果的可靠性。在低應變反射波法的實際應用過程中，如果地質條件和樁型比較可靠，則可以根據低應變反射波法對樁身完整性檢測來實現對工程結構質量的把握和控制，在樁基質量評定的過程中，樁身完整性檢測是不可缺少的重要評價指標。

3.3樁的檢測抽樣

首先采用動態檢測方法來檢測樁的抽樣，檢驗規范由工程設計人員來進行設定，以此為依據及時地對地質條件的安全度進行處理，對符合結構內部的安全度進行處理。在檢測之前，也主要對設計人員和施工人員進行召集，一起對結構的特點、地質條件等各項因素進行綜合考慮，之后進行檢測樣本的確定。但是在實際的操作過程中，業主對于這項工作的組織并不十分重視，缺乏嚴謹性，施工資料的提供完整性較差，這就使得抽樣檢測工作流于形式或流于紙面［6］。第二，是對抽樣的數量進行測定，樁身質量的檢測至關重要，對于樁身質量檢測的抽樣數量來說，國家相關行業標準中有著明確的規定，樁身質量檢測的抽樣數量≥樁全部數量的20%。而對于灌注樁的檢測抽樣數量則更為嚴格，應當不小于樁數量的25%，為了保證樁身質量檢測的客觀性和準確性，在實際應用的過程中可以適當的增加抽樣數量。

在樁位檢測的過程中可以對樁位偏差進行抽樣檢測，抽樣的數量應當為總樁數的十分之一，在實際操作的過程中，要想消除質量隱患，則需要檢測整體樁之后計算偏差量值，將其與樁的總數進行比較，這樣能夠更加保證檢測的可靠性。

結語：

相較于其他樁基檢測方法來說，低應變反射波法相對成熟，其有著經濟適用、操作方便、檢測準確的特點。本文簡要分析了低應變反射波法的發展和原理，探討了其在樁基檢測中的應用流程，并分析了其在樁基檢測中具體的應用方面，旨在提升低應變反射波法在樁基檢測中的應用水平。

［1］游海南.樁基檢測中低應變反射波法的實踐應用［J］.江西建材，2014，（08）：97+99.

［2］高紅偉，姚勇，陳代果，等.低應變反射波法在樁基檢測中的應用［J］.西南科技大學學報，2013，（03）：40-44.

［3］黃晏輝，王詩東.低應變反射波法在樁基檢測中的應用［J］.中國西部科技，2015，（05）：57-58+49.

［4］胡靖.低應變反射波法在某樁基工程檢測中的應用［J］.四川建材，2015，（02）：116-117.

［5］林道俊，劉濟鵬，韓彥芳.初探低應變反射波法在樁基檢測中的實踐［J］.巖土工程技術，2013，（06）：288-291.

［6］梁萬紅，李永志，王仁健.低應變反射波法檢測樁基技術研究［J］.交通標準化，2008，（Z1）：69-72.