低應變反射波型與樁身完整性判別的探討

吳永亮

摘要：文章簡要地闡述了樁基低應變檢測波形原理，在此基礎上，根據這一原則對樁身完整性判別，提出了不同的判別法，并結合工程實例對基樁低應變檢測的波型進行分析，以便掌握好基樁波形與樁身完整性判別之間的聯系，確保基樁完整性。

關鍵詞：低應變檢測;樁基;波型分析;完整性判別

低應變反射波作為樁基樁身完整性檢測中常用的檢測方法，在實際檢測過程中，經常會受樁身混凝土密實性、樁長、尺寸效應和頻率響應等因素的影響，因此，對低應變反射波型與樁身完整性判別進行解讀顯得極其重要。

在《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2014）中，根據樁底反射波特征是否出現進行樁身完整性分類，但在樁身缺陷判別時，未能給出具體的反射特征。因此，通過灌注樁曲線的反射特征分析，對這些異常現象的成因進行總結，并采取相應的處理措施。本文通過筆者的工作實踐，就低應變反射波型與樁身完整性判別進行探討。

1樁基低應變檢測原理分析

低應變檢測法作為建筑樁基樁身完整性檢測的一種方法，在工程檢測中得到了廣泛應用。此方法在樁基檢測中的工作原理是：先采用力錘敲擊樁頂，使樁產生一定的應力波，再通過應力波傳播過程來檢測樁基的變化情況，以此來判斷基樁的樁身是否斷裂、擴徑或者縮徑等，在這過程中將會產生反射，然后按波反射時間與樁體波速對樁身缺陷的位置進行估算。

混凝土作為一種非勻質材料，由于應力波速在骨料、水泥漿、氣孔中存在較大差別。在混凝土樁中應力波的傳播速度可以隨著混凝土的密實度，強度和缺陷的變化而發生變化。故，如果確保回波時間的精確性，也難以計算出應力波反射的位置，這是因為樁的動測估算比較粗造，且測試結果不全面。但總的來說，低應變反身法在樁身檢測中應用，可以實現工程質量的準確判斷，并能夠及時發現工程中存在安全隱患，因此，我們需要重視低應變動力檢測技術在樁身完整性檢測的中應用。

2樁身完整性判別

2.1樁頂部位判別

在樁頂部位，經常會出現松動、浮漿、斷裂等異常情況，當出現這類異常時，可以通過低應變法檢測來發現樁頂部位。經檢測可以發現，樁頂部位位于淺層，其波型具有反射周期長、頻率低、波振動幅度較大等特點。若樁頂部位出現異常情況，如出現淺層缺陷，應選用硬質小鐵錘進行敲擊，確保脈沖力頻率較高，且持續時間較低。利用此方法能夠使反射波的波長逐漸減小，且能夠準確判斷出樁頂部位的異常情況。因此，通過樁頂部位的異常判斷，使異常情況得到解除，以得到標準檢測信號。

2.2樁身部位判別

通常而言，樁身部位經常會存在離析、縮徑、夾泥等異常情況，因此，為了能夠對樁身部位的缺陷及影響程度作出準確判斷，需要采用基樁應力波理論公式進行計算。樁身的阻抗值z的計算公式如下：

z=A p c（1）

在上式中，A為基樁的截面積，p為樁身的密度，c為應力波的波速。若樁身某一部位出現缺陷，基樁的截面積和樁身密度就會發生改變，因此，我們可以選用其中一個作為指標來判斷樁身的缺陷類型。

當樁身部位存在離析、夾泥、空洞等缺陷時，就會降低基樁密度，其密度下降值越大，其缺陷程度就會越嚴重。如果樁身部位出現縮徑，就會減少基樁截面面積，其缺陷程度就會越嚴重。同時，若樁身部位出現缺陷，其反射波波速就會產生下降趨勢，導致反射波的波速下降。然而，樁身部位斷裂作為一種缺陷，其表現形式比較容易區分，如果出現斷裂缺陷，其橫截面面積將會變成0，波型變為同相反射波。

2.3樁端部位判別

為了實現基樁完整性的判斷，應選用樁端部位的反射波波型，再對樁底巖土阻抗和樁端阻抗的大小進行比較，將其分為以下三種情況：

（1）樁端阻抗大于樁底巖土阻抗。在此情況下，普通的基樁中的樁端就會出現同相反射波。若相反射波較為明顯，就說明基樁的完整性較好。以摩擦樁為例，如果樁端阻抗大于樁底巖土阻抗，就會出現明顯的同相反射波。

（2）樁端阻抗與樁底巖土阻抗相等。在這種情況下，樁底的反射波信號將難以檢測到，導致不能準確判斷基樁完整性。例如，在軟土地基施工時，基樁的持力層主要存在于中風化花崗巖當中，難以檢測到樁端反射。

（3）樁端阻抗小于樁底巖土阻抗。如果出現這一情況，樁底的反相反射波就較為明顯。如果增大反射波的幅度，就會減小樁底的沉渣;反之，就地增大樁底的沉渣。

反相反射波與同相反射波存在較大的差別，通過反相反射波的波型，可實現基完整性的準確判斷。可見，在不同的工程中，如果反射波波型相同，也難以判定基樁缺陷完全相同。

3工程實例分析

3.1案例一

某住宅建筑，其樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑600mm，樁長31m，檢測對象為11#樓與6#樓，砼強度等級C30，低應變檢測信號見圖1。

通過上圖信號分析，此樁在樁頂向下4.7m處的樁徑處于不斷變大的趨勢，到4.7m時，樁徑就會出現明顯的缺陷，經低應變檢測信號驗證，此樁從樁頂向下3m出現縮徑的反射波信號，被誤判為該位置的樁身存在缺陷。但后來經過抗壓靜載試驗發現，該樁加載到單樁豎向抗壓承載力極限值時，其沉降量僅為18.92mm。

3.2案例二

某商住小區，采用預應力管樁基礎，樁長22m-29m，樁身完整性檢測采用低應變反射波法，根據檢測結果分析，此批樁1/3以上在樁頂向下4m-10m樁身存在缺陷，故將其判為III類樁，為了確保檢測結果的準確性，建設方從III類樁中抽取2根樁進行檢測，檢測發現樁的上部接頭位置的樁身存在破裂，這下驗證了低應變檢測的準確性。樁的低應變檢測曲線見圖2。

4結束語

綜上所述，低應變反射波法在樁身完整性檢測中應用過程中，需要采用一些檢測方法進行樁身的缺陷判別，以確保工程的質量，減少安全隱患，降低工程的經濟成本。在樁身淺層部位缺陷的判斷時，可以采用開挖的方式進行驗證。而在混凝土深部缺陷判斷時，要使用不同的檢測方法進行驗證，包括鉆芯法、低應變法等;而對于混凝土預制實心樁深部缺陷的判斷，要使用高應變法、抗壓靜載荷法進行驗證。