樁基檢測中低應變反射波法的實踐應用

馮高峰

安陽市建筑設計研究院

樁基檢測中低應變反射波法的實踐應用

馮高峰

安陽市建筑設計研究院

目前國內基樁檢測的工作中，低應變反射法具有快速、簡便及經濟的有點，其應用在工程中普遍認可。基樁的承載力檢測和完整性檢測是基樁質量檢測中的主要內容，本文章主要介紹樁身的完整性檢測，按相關規范及相關行業標準規定將樁基檢測形式可分為直接法、半直接法和間接法。低應變反射波法樁基檢測技術就是半直接法中的其中之一，樁基低應變檢測技術作為一種樁身完整性檢測的動測技術，廣泛應用于我國基樁檢測工程中。

樁基檢測；低應變反射波法；實踐應用

現階段，各類工程建設項目不斷增多。在工程項目施工中，樁基工程是建筑工程中應用最廣泛的基礎形式，并且隨著高層建筑的層高不斷增加，及建筑結構體型的復雜、層數和層高相差的懸殊及地下結構與空間的開發，樁基工程顯得格外重要，樁基工程的質量好壞直接關系到建筑物的結構、受力安全，更關系到人民生命財產及社會安全。如何保證每根樁的質量都滿足規范設計及工程要求，一直備受土木人特別是樁基檢測從業人員的關注。

1 低應變反射法檢測原理

低應變樁基檢測法，是一種沒有損害檢測方法，能夠保證樁身完整性檢測，還可以判斷缺陷的類型以及樁的位置和一些不同程度的損壞，可以檢查樁的長度以及估計樁混凝土強度等，能夠有效的判斷樁基的整體性能，保證工程質量安全。經過大量的理論研究和工程實踐，我們已經形成了系統、成熟的檢測原理。

在測試過程中測試樁在頂部的垂直震動轉化為特定的應力波，能量能夠促使縱向彈性波沿著樁身彈性波進行傳播，其樁身明顯的變化會導致波在阻抗界面的時候會有一定的差異，這其中包括擴大以及減少速度及相應的波幅。斷樁以及樁底部，將錘擊對應的反射波波形并結合傳感器安裝的具體位置樁的頂部反射信號、信號放大、濾波、數據處理，根據處理結果的反射波計算彈性波傳播速度在樁身的不同位置，檢測人員在結合地質信息、施工記錄、樁身完整性的基礎上可以分析和判斷缺陷類型，集合經驗確定缺陷的位置和程度，通過統計估算基樁混凝土的強度等級以及樁長度等。

2 樁基檢測中低應變反射波法的實踐應用

2.1 低應變反射波法工程應用的儀器設備

如前所述，低應變反射波法基樁動測技術是一門綜合多種學科的應用系技術，涉及計算機技術、物理學、電子科學及樁基工程等學科。樁基現場檢測技術，首先通過激振設備在樁頂面時間激振力，傳感器傳播應力波信號，接著放大器放大，最后在顯示器上顯示或打印圖線，用以評價、判定樁身缺陷結果。

2.2 低應變應力波反射法振源特性對檢測結果的影響

整個檢測系統的各個環節都會對低應變樁基檢測技術的結果產生影響，使檢測結果不準確。根據大量工程經驗可知，振源對檢測結果的影響尤為關鍵，譬如窄脈沖信號有利于檢測信號分辨率，利于樁身淺部、輕度缺陷的識別、判定；相反，寬脈沖信號則產生相反的作用。為深入探究振源對檢測結果的影響，學者們進行了室內和室外試驗。結果顯示，錘擊材料的硬度、錘擊能量的大小及錘擊時與樁頂面的有效接觸面積等是激振效果的主要影響因素。手錘錘擊時與樁頂面的有效接觸面積越小，信號脈沖的寬度就越窄。

2.3 現場檢測技術

(1)施工場地勘測、資料收集低應變檢測從業人員在進行樁基檢測之前，需要熟悉項目場地的情況，了解待檢樁基所處的土層條件、相應的地質勘探報告及樁基的種類、設計文件和施工人員水平。同時，需待測項目的樁基圖，對照相應規范要求的檢測數量，選取一定的樁號、及其位置進行樁基低應變檢測。

(2)待檢樁的確定及處理在確定檢測樁的位置及樁號后，需對待檢樁進行檢測前期的處理。并且檢測時，檢測技術負責人、質檢單位、監理、設計人員、業主及施工單位人員需同時在場。前期處理主要是對樁頂面進行浮塵、浮漿等清理，為保證傳感器接收信號的靈敏度及精度保證，還要保證傳感器與樁頂面的黏連牢固。

(3)安裝傳感器在安裝傳感器時，必須要保證傳感器等軸線與樁身軸線相平行，以消除入射波與反射波產生相位夾角，對檢測數據產生影響。傳感器的黏連可以使用膠黏劑、潤滑劑及橡皮泥等粘結材料，要保證傳感器與樁頂面之間有良好的耦合。傳感器的粘結點與激振力的施加點之間的距離要滿足相關規范的要求。

(4)檢測數據采集檢測前對儀器進行檢查，更換或維修出現問題的設備，使處于正常使用狀態。根據待檢樁的條件選擇適宜的激振條件及信號接收條件，遵循小錘敲小樁，大錘敲大樁，小樁用輕錘，大樁用重錘的原則。施加錘擊激振力時，要滿足時間激振力的條件要求。每根被檢樁應進行至少三次的重復檢測，存入儀器之前要檢測波形圖的完整。

(5)分析、判定檢測數據。混凝土是按一定的比例由膠凝材料和骨料混合攪拌而成，從而決定了其內部成分組合的隨機性。當超聲波經過混凝土內部時，所測聲速值將服從正態分布。若某處不具備正態分布特征，則可判定該位置存在缺陷的可能性很大，即聲速異常處為缺陷位置。

單根樁的聲速的平均值和標準差：

通過剔除小于的值再將剩余的數據重新計算平均值m′x和標準差s′x，求得新臨界值X′L。不斷重復以上計算過程，直到剩余數據均大于XL。而這些被剔除的數值即為異常數據，并對應缺陷所處位置。為了避免標準差過大、臨界值偏低、臨界值離散大等不合理情況出現，還應選用兩邊剔除法，即小、大交替剔值法、先小后大剔值法、先大后小剔值法。

綜上所述，在用低應變反射波法檢測樁身完整性時，對缺陷的類別進行判別時，不可輕易地下結論，可通過其他檢測方法進一步進行驗證檢測，否則會造成不必要的浪費或者給工程質量帶來巨大的安全隱患。本文主要簡要敘述了低應變反射法檢測原理以及其在樁基檢測中的應用。

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