低應(yīng)變法在樁基完整性檢測中的應(yīng)用研究

朱建文

（泰州中昱工程質(zhì)量檢測有限公司，江蘇 泰興 225400）

1 低應(yīng)變法的檢測原理

低應(yīng)變法在進(jìn)行樁基檢測時(shí)，基于彈性傳播理論，設(shè)定樁身為一維均質(zhì)桿件具有連續(xù)彈性，采用樁基樁頂錘擊法產(chǎn)生應(yīng)力波向下傳遞，引發(fā)樁身質(zhì)點(diǎn)的規(guī)律性震動(dòng)，當(dāng)應(yīng)力波向下傳遞遇到樁身的缺陷部位，由于受到阻礙發(fā)生變化，即可判斷出樁身的缺陷位置。應(yīng)力波通過樁身向下傳遞的過程中，會(huì)產(chǎn)生透射波和反射波。應(yīng)力波從而形成新的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也就是反射波。反射波通過樁身反方向傳遞回地面，樁身頂端的傳感器接收到反射波，就會(huì)形成反射波形，反射波形成為判斷依據(jù)，根據(jù)反射波形的參數(shù)進(jìn)行推測，可以初步判斷出樁身缺陷的深度，樁身缺陷的類型要根據(jù)其相位和幅值進(jìn)行推測才能得出[1]。

2 低應(yīng)變法的檢測局限性及注意事項(xiàng)

2.1 低應(yīng)變法的檢測局限性

在進(jìn)行樁基完整性檢測中，低應(yīng)變法檢測儀器簡單、便攜、操作不繁瑣，檢測費(fèi)用低，而且檢測結(jié)果可靠性高等。但是，低應(yīng)變法在進(jìn)行樁基完整性檢測中也有局限性。

1.檢測結(jié)果對(duì)樁身缺陷不能全面地反映出來，只是提供參考，要靠人來判斷，評(píng)價(jià)不全面。低應(yīng)變法對(duì)樁身只能做出有無缺陷分析和評(píng)價(jià)，目前，還不能準(zhǔn)確地得出缺陷的大小形狀做出定性定量的綜合分析和評(píng)價(jià)。

2.低應(yīng)變法會(huì)受到不同地質(zhì)條件的影響。采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測，在進(jìn)行檢測之前，需要先掌握地質(zhì)條件、樁型類別，掌握不同的地質(zhì)與樁型的靜動(dòng)對(duì)比系數(shù)，這一點(diǎn)的難度比較大。

3.低應(yīng)變法檢測嵌巖樁時(shí)，樁身混凝土的阻抗與樁底巖質(zhì)阻抗接近，應(yīng)力波傳遞到樁底時(shí)不會(huì)停止，而是繼續(xù)向下傳遞，一直到衰減為零，這就導(dǎo)致無法生成反射波形的情況。

2.2 低應(yīng)變法在樁基完整性檢測中的注意事項(xiàng)

針對(duì)低應(yīng)變法的檢測局限性，為了保證檢測結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確，降低其局限性給檢測工作的開展，帶來的影響，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，采用低應(yīng)變法要注意做好以下工作。

1.對(duì)檢測樁樁頭進(jìn)行處理。進(jìn)行檢測之前，先對(duì)樁頭進(jìn)行處理，使用力棒激振基樁的樁頭，使表面平整和均勻，減少因?yàn)闃额^不平整對(duì)結(jié)果的影響，提高檢測結(jié)果的可靠性。因此，要安排工人對(duì)樁頭進(jìn)行處理，去除混凝土浮漿，使樁頭平整、均勻。力棒激振樁頭的同時(shí)，在樁頭接收應(yīng)力波信號(hào)。

2.基樁的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。混凝土的強(qiáng)度如果不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，那么檢測工作就沒有實(shí)際意義，檢測信號(hào)也沒有效。因此，要低應(yīng)變法對(duì)樁基完整性檢測的可靠性，就要讓混凝土先達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)再做檢測。《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）中規(guī)定，樁基在接受檢測時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)達(dá)到“設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上，應(yīng)達(dá)到15MPa 以上”。在進(jìn)行樁基完整性檢測之前，混凝土的齡期和強(qiáng)度要達(dá)到《規(guī)范》的要求[2]。

3 應(yīng)用低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測的工程案例

3.1 工程概況

某高層建筑為綜合寫字樓，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上19 層，地下2 層。本工程為高層建筑，對(duì)樁基承載力要求高。采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁式樁基。樁基建造以后，為檢測質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，應(yīng)用低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測。檢測儀器設(shè)備采用的是“武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的RS-1616K（S）型24 位浮點(diǎn)樁基動(dòng)測儀”，傳感器是“朗斯測試技術(shù)有限公司LC0154TA 型內(nèi)裝壓電加速度傳感器”。傳感器安裝在樁頂，接收力棒激振產(chǎn)生的樁底部和樁之間的應(yīng)力波，利用高新技術(shù)對(duì)多通道濾波以及指數(shù)放大進(jìn)行數(shù)字頻譜分析，大幅度提高了樁基完整性檢測的信號(hào)噪聲比例，保證了檢測結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

3.2 檢測結(jié)果分析

通過對(duì)實(shí)際檢測反射波形的綜合分析，本工程的樁基結(jié)構(gòu)檢測的結(jié)果分為四類：Ⅰ類：樁身完整，無缺陷；Ⅱ類：樁身存在缺陷，缺陷輕微，對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能不會(huì)造成不良影響；Ⅲ類：樁身有缺陷，缺陷比較明顯，影響結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能；Ⅳ類：樁身存在重大缺陷，必須進(jìn)行施工處理。該綜合寫字樓應(yīng)用低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測的管樁556 根，根據(jù)檢測結(jié)果對(duì)樁身的完整性判斷，得出結(jié)論：Ⅰ類樁基共計(jì)404 根，樁身完整，無缺陷，見圖2；Ⅱ類樁基共計(jì)106 根，樁身存在缺陷，缺陷輕微，見圖3；Ⅲ類樁基共計(jì)33 根，樁身缺陷比較明顯，見圖4；Ⅳ類樁基共計(jì)13 根，樁身存在嚴(yán)重，見圖5。

4 低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測的應(yīng)用展望

低應(yīng)變法在進(jìn)行樁基檢測時(shí)，基于彈性傳播理論，設(shè)定樁身為一維均質(zhì)桿件具有連續(xù)彈性。在實(shí)際工作中，在樁基土的作用下，這一設(shè)定會(huì)受到影響。因此，要解決理論與實(shí)際不對(duì)應(yīng)要從兩個(gè)方面加以改進(jìn)。一方面，研究探索在三維模型中應(yīng)力波的傳遞規(guī)律，從而獲得更接近實(shí)際工況的應(yīng)力波數(shù)據(jù)；另一方面，可以探索人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和小波信號(hào)的應(yīng)用，以小波信號(hào)對(duì)樁身進(jìn)行缺陷檢測和分類，提高檢測效率。

5 結(jié)束語

低應(yīng)變法進(jìn)行樁基完整性檢測在技術(shù)層面依然存在局限性，特別是在預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁式樁基的檢測上，除了橫斷面存在的缺陷容易判斷外，縱向裂紋的判斷目前還沒有有效的措施。相信隨著信息技術(shù)與建筑行業(yè)的融合發(fā)展，未來的樁基檢測手段一定會(huì)更加的科學(xué)、完善。