影響反射波法樁基檢測準確性的因素研究

陳俊源

摘要：樁基無損檢測主要采用反射波法，可有效檢測樁基完整性，預防樁基施工過程中存在缺陷，保證工程施工的質量及安全性。但在實際工程應用中，檢測會受到多種因素的影響，降低檢測的準確性，因此，樁基檢測中，對反射波檢測準確性影響因素的分析十分必要，文章中，重點研究了影響檢測準確性的因素。

關鍵詞：低應變反射波法；樁基檢測；準確性

樁基工程屬于地下隱蔽性工程，施工時，比較容易出現縮徑、擴徑、離析、斷樁等問題，降低工程質量，如不能及時發現，影響工程使用的安全性。反射波法為樁基完整性檢測的主要方法，對樁身存在的各種缺陷均可準確的檢測出，但由于施工現場環境復雜，樁基檢測會受到一定的影響，影響檢測的準確性，降低樁基缺陷的發現率，對此，對影響樁基檢測準確性因素的分析有著十分重要的現實意義。

1.傳感器粘結劑的影響

采用反射波法進行樁身完整性檢測時，需要在樁頂處安裝傳感器，二者之間通過粘結劑粘結固定，橡皮泥、黃油、石膏等為常用的粘結劑，利用傳感器測得的響應，判定樁基的完整性。實際上，粘結傳感器是一種粘彈性材料，本身具有一定的剛度，在傳感器一粘結劑一樁系統的聯結方式中，所測得響應與傳感器一樁系統的完全剛性聯結有所不同，但在實際工程檢測中，工作人員忽略了粘結劑厚度、材質對檢測準確性的影響，認為樁頂響應既是傳感器測得的響應，進而引起樁基完整性判斷失誤。

在反射波法檢測中，通過樁頂響應檢測結果，建立相應的樁頂速度響應曲線，分析幅值、相位、到達時間等，從而準則的判斷出樁長、樁身缺陷、缺陷位置等，可以說在反射波法檢測判斷中，最為主要的依據就是樁頂速度響應曲線。完整工況時，樁頂速度響應曲線受粘結性影響主要表現在激振脈沖信號和樁尖反射信號之后，出現比較多的振蕩，程度也不相同，而且振蕩隨著時間的延長而減弱，由此可知，粘結劑的彈簧參數變大時，振蕩周期會逐漸的減小，樁頂速度波所受到的掩蓋減少，在激振脈沖信號振蕩的影響下，樁身淺部缺陷的判斷可能會出現失誤，再加上樁尖反射信號時，樁長的判斷可能會出現失誤；而當粘結劑的粘壺系數降低時，振蕩的幅值及時長都會增加，但不會影響振蕩周期，從而導致樁身完整性的判斷出現失誤。缺陷工況時，如果粘結劑彈簧系數減小，樁基缺陷判斷的難度將會顯著的提升；粘結劑粘壺系數降低時，振蕩的幅值會發生變化，但并不會影響振蕩周期，而粘結劑粘壺系數增大時，振蕩會出現迅速的減小，增加判斷樁基缺陷的準確性。

2.外力作用的影響

采用反射波法檢測樁基完整性時，檢測結果會受到傳感器安裝成功與否的影響，因此，現場檢測過程中，工作人員會采用多種方法加固傳感器與樁頂的聯結，從而使檢測的結果更為準確。人為壓力壓住傳感器為常用的加固方法，盡管此種做法的目的是增加聯結的穩固性，但此種方法是否能夠真正的提升檢測的準確性，尚缺乏足夠的證據證明。此外，樁周土對波形分析也會產生一定的影響，樁頂產生應力波之后，在向樁底傳輸并且由樁底反射回來時，能量及幅值會逐漸的降低，通常情況是應力波尚未達到樁底或是由樁底尚未返回樁頂時，能量已經全部消失，由此一來，導致樁基完整性的檢測正確性受到影響。

樁基檢測信號會受到激振設備錘頭材料、沖擊能量、接觸面積等多方面的影響，在分析施加外力作用對檢測準確性影響時，應充分的考慮這些影響因素，第一，激振脈沖前施加外力作用的影響，當錘頭的材料過硬時，會將高頻脈沖波激發出來，由此，缺陷處的分辨率可有效的提升，從而提升檢測的準確性，但高頻波衰減的比較快，樁長比較長時，樁底反射信號獲得難度比較大。通過對比剛性聯結情況、無外力情況可知，粘結劑引起的振蕩在激振脈沖前施加外力作用下會出現降低，而且壓力越大時，振蕩越趨近于消失，從而提高判斷的準確性。第二，激振脈沖后施加外力作用的影響，沖擊能力會出現提升，假設施加外力不會影響粘結劑，當施加的外力越大時，振蕩幅值增加，振蕩周期并不受影響，當施加外力變化幅度越大時，變化周期越短，速度輸出曲線偏移的量越大。盡管速度輸出曲線會受到激振脈沖后施加外力作用的影響，但影響比較小，檢測的準確性并不會受到影響。第三，綜合外力作用的影響，上述兩種情況為單一情況下的影響，將二者結合到一起時，如果激振脈沖前施加外力壓力增加，振蕩周期會逐漸的減小，并加快衰減速度，振蕩時長并不會受到影響，并且在缺陷工況下，當施加外力的作用越大時，樁基缺陷判斷的準確性越高。

3.拾振器安裝位置的影響

在反射波法中，樁頂受到激振錘錘擊之后，下行的彈性波會產生在樁身中，彈性波向下傳播時，如果樁身存在縮徑、擴徑、離析等缺陷時，截面會產生變化，進而對彈性波產生阻抗，產生部分反射，剩余部分達到樁底之后再反射。樁頂速度響應曲線會體現出樁身不同位置發生的反射，通過分析反射波的相位、幅值等，判斷出樁身具體的缺陷類型。當樁身的局部存在缺陷時，拾振器安裝位置不同，樁頂測試曲線也會受到不同的影響。

利用反射波法檢測樁基完整性時，需要安裝拾振器，而安裝位置會對檢測的準確性產生影響，通過相應的計算之后，將拾振器安裝在樁頂不同的位置，分析其對樁頂速度響應曲線的影響，進而對缺陷反射信號的程度進行判斷。在樁身淺部缺陷檢測中，如果缺陷位置與樁頂之間的距離為6米時，測試點的不同位置會對速度響應曲線產生不同的影響，當測試點的位置恰好在缺陷正上方時，樁底翻身信號的幅值相對于激振脈沖最小，綜合多點測試結果可知，當測試點位于缺陷位置的角度等于或略大于90°時，樁身特征發射信號最容易獲得，而且準確性最高。在樁身深部缺陷檢測中，如果缺陷位置與樁頂之間的距離為14米，而測試點位置位于缺陷正上方時，反射波曲線中樁底反射并不明顯，而其余位置均比較明顯，與入射波相比，奇數次樁底呈現出相反的特征，偶數次樁底反射與之相同，綜合多個測試點位置的曲線可知，測試點位置位于缺陷正上方時，發現反射信號的難度比較大，易出現判斷失誤。

4.結語

樁基完整性檢測是工程施工中重要的一環，通過檢測結果，發現樁基存在的缺陷，進而有針對性的改進，保證工程施工的質量。通過上述分析可知，利用反射波法檢測樁基完整性時，檢測準確性易受傳感器粘結劑、拾振器安裝位置等因素的影響，檢測時應盡量規范，避免檢測結果受到影響，提升檢測的準確性。