探討樁基低應(yīng)變的無損檢測特征信號

謝立翔

摘 要：對于低應(yīng)變樁基檢測來說，檢測過程中可能會面臨各種因素的影響，比如現(xiàn)場地質(zhì)勘查資料、樁基施工圖、施工設(shè)備、成孔形式、樁基設(shè)計承載樁型等，并且部分情況下也可能會因人為因素影響而出現(xiàn)檢測偏差，數(shù)據(jù)信息準確性也會對低應(yīng)變無損檢測的可靠性帶來影響。對此，在樁基低應(yīng)變無損檢測過程中便需要明確并排除各項影響因素，重點掌握低應(yīng)變無損監(jiān)測特征信號的分析，從而制定對應(yīng)的改進對策。本文便根據(jù)工程實例展開論述，探討樁基低應(yīng)變無損檢測的特征信號，以及低應(yīng)變法的具體應(yīng)用，期望能夠為業(yè)內(nèi)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：樁基檢測;低應(yīng)變無損檢測;特征信號

中圖分類號：TU473.16 文獻標識碼：A

1 工程概況

本文以某工程為實例，需要檢測的項目工程為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁端持力層為⑦層，為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，總樁有66根，采用低應(yīng)變法對其中的17根樁進行檢測，I類樁有16根，約占被檢測總數(shù)的94.12%，這類樁體混凝土波速基本在4 000 m/s～4 280 m/s之間，II類樁有1根，占被檢測總數(shù)的5.88%。

2 低應(yīng)變法無損檢測特征信號簡述

對于低應(yīng)變無損檢測法來說，其應(yīng)用原理如下：在樁頂施加瞬時沖擊力后，將會生成縱向振動應(yīng)力波，從樁頂向樁體傳播，而應(yīng)力波向下傳播的過程中會對應(yīng)力波的傳播產(chǎn)生影響，并且在遭遇變異波時會產(chǎn)生明顯的反射作用。在反射波傳播到樁基礎(chǔ)頂部之后，頂部傳感設(shè)備便可以接受反射波，同時獲取反射波的動態(tài)波形信息，經(jīng)過有關(guān)設(shè)備便可以對反射波信息進行收集與記錄，對反射應(yīng)力波的特征信息進行收集與分析，能夠幫助技術(shù)人員獲取樁基礎(chǔ)質(zhì)量信息。在這一系列過程中，可以采用樁基不同應(yīng)力波曲線測試的方法，錘打樁頂?shù)挠嘘P(guān)位置，但錘打過程中也要規(guī)避點激現(xiàn)象，錘打后會產(chǎn)生應(yīng)力波，應(yīng)力波會向下傳播，倘若應(yīng)力波對樁阻界面帶來影響，導(dǎo)致樁阻界面發(fā)生改變，比如樁體開裂或混凝土分離膨脹等，應(yīng)力波便會向下傳播的同時向上反射，在達到樁底后依然會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。應(yīng)力波傳播過程中，加速度傳感器能夠接收到一定信號，信號技術(shù)的應(yīng)用則可以針對這一信號生成曲線或時域曲線，時域曲線能夠在多種條件下進行信號的判斷與處理，幫助技術(shù)人員進行判斷[1]。

3 樁基無損檢測特征信號分析

3.1 完整樁

若應(yīng)力波為F（t）、傳播速度為V、樁阻抗為Z，在z1=z2時，樁體所產(chǎn)生的反射信號并不一定，測量波形中大多數(shù)情況下也只有一種固定的反射信號。若是摩擦樁，那么可能會因材料因素影響，形成的波阻抗z1會高于樁底形成水位土的波阻抗z2，而反射波與入射波則為同相。若樁體為嵌巖樁，那么樁體材料的波阻抗z1便會比樁要高，相比于摩擦樁來說，波阻抗z1則要更低。基礎(chǔ)Z2波阻抗也就是反射波會與入射波相反。兩個樁的標準波形如圖1所示。

3.2 縮徑樁和擴徑樁

若A1大于A2，z1大于z2，那么反射波形會具備正負疊加特點，標準波形如圖2。

3.3 分樁及斷樁

若的情況下，反射波的波形和縮徑樁基本上相同，整體平均波速則會更低，可以確定為隔離樁。因應(yīng)力波會在斷樁位置阻斷反射，斷樁位置通常不具備樁底有關(guān)的反射信號，斷樁部位信號一般和入射波相同。當波速確定時，可以按照實測波的到達時間了解斷樁的位置信息。該工程對19#樓樁基礎(chǔ)進行無損檢測特征信號，經(jīng)過對結(jié)果的分析能夠了解到，該工程多數(shù)樁體為完整樁[2]。

4 低應(yīng)變法在樁基檢測中的運用

4.1 低應(yīng)變法的應(yīng)用原理

在樁頂上施加激振信號，之后便可以在樁體結(jié)構(gòu)中獲取對應(yīng)的應(yīng)力波，以客觀的角度分析，應(yīng)力波在成樁之后會逐漸跟隨實際樁體來傳播，實現(xiàn)傳播效率的提高。若遭遇不連續(xù)界面的情況，應(yīng)力波便會在反射作用下變?yōu)槠渌ㄐ危诜瓷洳úㄐ翁攸c及傳播時間的判斷方面，可以更高效地檢測樁基礎(chǔ)完整性。

4.2 提高低應(yīng)變法應(yīng)用效果的方法

（1）在檢測初期，技術(shù)人員需要做好一系列準備工作，先將待檢測的樁頭進行位置調(diào)整，保證其標高能夠達到檢測要求，這一步驟能夠確保樁體及混凝土強度可以達到設(shè)計標準，一般試驗最好要保證高于15 MPa，并且樁頂也要保證干凈沒有雜物，讓混凝土表面充分表露出來。同時還需要切斷樁頂外部突出，會對檢測過程帶來影響的鋼筋，保證縱向時樁頂與樁周基礎(chǔ)的牢固性。此外，在預(yù)應(yīng)力管樁低應(yīng)變試驗之前，若樁頭凸緣和樁體混凝土連接，那么可以免去第二次處理環(huán)節(jié)，若未連接則需要進行樁頭清洗。

（2）為了改善低應(yīng)變法的應(yīng)用效果，技術(shù)人員在樁基檢測中也需要運用一定的方法和手段，確保樁基能夠經(jīng)受住重復(fù)試驗，同時也能夠降低試驗誤差，避免試驗過程受外在因素影響。除此之外，試驗人員也可以通過信號增強或重復(fù)激發(fā)等方式改善檢測效果。

（3）樁長取樁頂測點到樁底長度，樁身界面為施工斷層面，期間試驗人員需要對時域信號進行記錄，實踐周期在2 L/c左右，時間在5 ms左右。在結(jié)合同種樁試驗值的同時合理控制樁的波速。不管是采樣間隔還是頻率，都需要根據(jù)樁長和樁波速進行合理控制，采取一定方法確保時域信號采樣點在1024點以內(nèi)，此外還要設(shè)計好傳感器。

（4）為了保證樁基檢測的可靠性和準確性，現(xiàn)場需要在試驗之前制定完善的方案，降低樁身質(zhì)量不合格而導(dǎo)致的質(zhì)量問題，若樁基質(zhì)量存在質(zhì)量問題，便需要提供有關(guān)的報告資料，包括項目地質(zhì)調(diào)查報告、樁身混凝土設(shè)計報告、樁長施工報告等。

（5）在收集低應(yīng)變信號時，需要確保傳感器的位置安裝合理，使得傳感器能夠與樁頂耦合。需要選擇合理的錘擊方法，為了保證樁下部缺陷反射信號，可以選擇寬脈沖低頻法，而若想獲取樁身缺陷的反射信號則需要選擇窄脈沖高頻法。鉆孔灌注樁激振點是樁芯的重點位置，傳感器的安裝一般在距離樁芯2/3半徑的位置，預(yù)應(yīng)力管樁激振點需要保證和測量傳感器對應(yīng)，平面和樁中心線夾角保證在90°左右，此外還要確保激振點與測量傳感器設(shè)計在樁壁厚度1/3的位置。

5 結(jié)束語

雖然低應(yīng)變法在實際應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢，但應(yīng)用過程也要明確這一技術(shù)的應(yīng)用要點，合理應(yīng)用才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，也為樁基施工帶來更加可靠的支持。

參考文獻：

[1]陽亮.對低應(yīng)變檢測樁底信號的分析[J].建筑知識：學(xué)術(shù)刊，2013（B02）：32-33.

[2]劉洋.低應(yīng)變法在基樁無損檢測中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2009（S1）：184-187.