低應變在混凝土樁基礎無損檢測中的應用研究

唐嘉洪

（廣東省水利水電科學研究院， 廣東 廣州 510635）

0 前言

當前工程施工建設規模比較大，大型建筑工程要求堅固樁基以承受上面的壓力，樁基礎過程的檢測是衡量地基工程是否牢固的關鍵。所以為確保現代化建筑樁基礎施工質量，還需采用低應變檢測技術進行檢測。

1 低應變檢測方法的概念

低應變檢測防范主要是指采用低應變的反射波方法，這種檢測方法是建立在一維波動理論的基礎上，將受檢測樁基作為一維彈性連續桿件，在正式檢測過程中，在樁身的頂部實施豎向激振，進而給樁基一定能力，產生彈性縱波，該彈波就沿著樁身逐漸向下進行傳播，在傳導樁身阻抗有著明顯的差異，比如說：擴縮徑、離析、斷樁、樁底等部位，產生反射波，經過安裝在樁頂傳感器拾取反射信號，放大、濾波、數據處理，識別樁身不同部位的阻抗等反射信息，采用應力波在樁身內部傳播的波速、樁長和樁底反射的時間之間對應關系，在經過計算出反射信息后，判斷樁身混凝土完整的程度、缺陷程度、缺陷所在位置。

2 低應變檢測方法的應用局限性和注意事項分析

2.1 低應變檢測方法局限性

詳細檢測裝基的完整性，通常低應變的檢測應用相對簡便一些，而且操作起來也非常簡單，監測需要用費用也非常少，同時檢測結果也是比較準確的。不過在檢測樁身完整性的時候低應變的檢查方法也是有局限性的，下面就對其局限內容進行了詳細的分析。一，樁身的缺陷不能通過檢測結果進行全面反映，因此只有一定的參考價值，其實質情況都需要人力進行進一步的判斷，但是也不具有一定的全面性。從而說明了低應變檢測方法只是可以單方便的分析和評價樁身的缺陷性問題，但是對于缺陷的形狀和大小卻不能有效的明確。二，相關的地理因素還會影響到低應變檢測方法的應用，通常我們在運用其方法對樁基進行全面的檢測前，要做好相應的準備工作，比如說能夠有效的了解地質條件和樁型等相關情況，相對難度系數都是非常大的。三，當運用低應變檢測方法來檢測嵌巖樁時，其中樁底巖質阻抗接近于樁身混凝土的阻抗，應力波的傳遞是不會停止的，其系數逐漸減低到零，從而不能有效生成反射性波形。

2.2 注意事項分析

對于低應變檢測方法的應用局限性存在，為保證檢測結果準確性，減少局限性所造成的影響，以有效的提升檢測結果的真實性和準確性，應用低應變的檢測方法在樁基檢測的時候，還需注意下面幾點：第一，做好樁基樁頭的工作，在正是實施檢測的時候，應做好樁頭的處理，采用力棒激振基樁的樁頭，使得表明保持均勻和平整度，進而減少樁頭不平整的程度，全面的提升檢測結果可靠性。因此，我們必須安排人力處理樁頭，進而去除混凝土的浮漿，確保樁頭的平整度和均勻。在進行力棒激振樁頭的時候，采用樁頭實施接收應力波信號。第二，樁基強度在達到標準要求，混凝土的強度如果說不能對要求進行滿足，那么樁基的檢測就沒有任何意義，檢測工作就成為無效的。低應變的檢測方法可以檢測樁基完整性，在混凝土達到標準要求之后，實施有針對性的檢測。樁基的檢測技術中就明確的規范了樁基檢測的時候，混凝土強度在達到設計強度的百分之七十以上，達到15MPa以上。

3 工程項目實例分析

3.1 概況分析

某某某引水工程位于潮州市，是韓江榕江練江水系連通工程中連通韓江與楓江的工程，工程從鹿湖取水口至西山溪出水口，全長 7.752km，引水設計流量為46.52m3/s，主要建設內容包括鹿湖取水口、鹿湖～古巷隧洞段、古巷～西山溪隧洞段、西山溪出水口分水箱涵和設備及附屬工程，為Ⅱ等大（2）型工程。

受廣東省某某某建設有限公司委托，廣東省某某某質量檢測中心站工作人員接到檢測（取樣）通知單后，對取水口灌注樁進行低應變反射波法檢測，目的是檢驗樁身的完整性，取水口灌注樁共34根，其中，閘室段支護樁24根（本次抽檢5根）；交通橋6根（本次抽檢2根）；清污平臺3根（本次抽檢 1根）。根據檢測通知單要求，本次采用低應變反射波法檢測取水口灌注樁8根，具體檢測信息見表1。

表1 取水口灌注樁工程概況表

3.2 檢測執行標準

行業標準：《建筑基樁檢測技術規范》JGJ 106-2014；

設計圖紙 ：《取水口閘室段支護樁鋼筋圖》；

設計圖紙 ：《取水口交通橋灌注樁鋼筋圖》。

3.3 檢測儀器設備、檢測步驟和基本原理

3.3.1 儀器設備

檢測使用的儀器為武漢巖海公司生產的 RS-1616K(P)型基樁動測儀，主要的性能指標則是滿足有關基樁動測儀的規定要求，有著信號顯示、保存實測信號、分析處理的功能，對于檢測設備和現場的聯接主要見下圖1 。

圖1 基樁反射波法檢測儀器設備現場連接示意圖

3.3.2 檢測步驟

第一，樁頂的處理。樁頭的浮漿、松散、破損的部分進行合理的清理掉，并且露出堅硬地混凝土表面，樁頂的表面是平整的干凈的，并且和樁軸線保持垂直的狀態，樁頂對稱布置的時候，三處直徑大約在 10厘米的檢測面，對其進行打磨平整。

第二，低應變反射波法的現場實施。把測量傳感器嚴格按照圖1 實施安裝處理，傳感器的安裝點和附近沒有缺損、裂縫的問題，傳感器則是采用黃油和樁頂面實現粘接處理，在完成傳感器安裝后，應該保持與頂面的垂直，并且緊貼樁頂的表面，在信號采集的時候，未出現產生滑動、松動的問題。

傳感器安裝點與錘擊點的距離大于樁徑的1/4；錘擊點安裝在樁頂中心，傳感器安裝點與樁中心的距離宜約為樁半徑的2/3，見圖2。錘擊點和測量傳感器安裝點避開鋼筋籠縱筋的影響，錘擊方向沿樁軸線方向。

圖2 基樁傳感器安裝點及錘擊布置示意圖

每個檢測點記錄的有效信號數不宜少于3個，對檢測結果按照標準利用軟件進行分析，確定受檢樁的等級。

3.3.3 基本原理

基樁的反射波法進行樁身結構完整性檢測的原理在于，經過在樁頂施加激振信號，出現應力波，該應力波就會沿著樁身進行傳播，如果說遇到不連續界面、樁底面的時候，就會出現反射波，檢測分析反射波的幅值、波形的特點，進而對樁完整性進行判斷。

3.4 檢測結果評判

檢測的結果主要是按照建筑基樁檢測的技術規范要求，進行樁身的完整性判斷，具體的規定則是見下表2。

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3.5 檢測結果及分析

出水口灌注樁總樁數34根，按照通知單要求，本次檢測8根，每根受檢樁布置3個測點，每個測點采樣3個有效信號，其樁基相關信息見表3，檢測結果見表4。

表3 取水口灌注樁信息

表4 取水口灌注樁檢測結果

本次共檢測取水口灌注樁8根，其中：Ⅰ類樁6根，占所測樁數的75.0%；Ⅱ類樁2根，占所測樁數的25.0%；未出現Ⅲ或Ⅳ類樁。

4 加強對樁基礎工程低應變檢測工作的完善

4.1 低應變的檢測方法

使用低壓應變反射方法進行建筑樁基的檢測階段，首先需要做好樁基清潔工作，以避免砂子、灰塵會影響到檢測結果。在實際檢測階段，有關人員經過把傳感器、樁基軸的粘合，保證檢測過程中，傳輸器不會滑動，以保證信息準確性。有關人員還需分析所獲得的檢測曲線，在獲取信息曲線的時候，經過多次的檢測，實時檢查傳感器和其他設備，進而得出曲線信息完整性、準確性。

4.2 檢測階段的常見問題和處理方法

如果說正是檢測的時候未收到信號，或是信號突然中斷，有關人員應該考慮比較常見的問題。在檢測的時候如果說沒有檢測信號，應該檢查聲管中的粘合劑是否會對整個檢測過程有所影響，如果說粘合劑是沒有任何問題的，考慮是否有水流入到設備中造成的設備故障。這個因素在排除之后，就需要專業人員進行各能量轉換器的檢查，轉換器使用壽命是有限的，如果說能量轉換器長時間的使用沒有更換或是維修，就會造成運行過程的受到影響，影響到檢測結果。

5 結束語

總之，低應變檢測方法是對工程施工質量檢測的一種手段，是檢測樁基礎缺陷的重要方法，這個檢測方法的效率比較高，檢測結果精準，成本低，在當前各工程施工中得到廣泛應用，所以我們還需加強對樁基礎工程的低應變檢測方法應用探究，不斷完善其檢測技術，促使保證滿足工程施工建設的需要。