樁基完整性檢測中低應變法的應用研究

丁勇

摘 要：樁基完整性檢測的方法發展到今天已經越發的多元化，在眾多檢測方法中，低應變法以高效、經濟的優點被人們廣泛運用。本文以204省道溧水段一期改擴建工程南門河中橋的樁基檢測為實例，從低應變法的檢測原理出發，對低應變法在樁基完整性檢測中的適用性和運用方法進行探究。

關鍵詞：低應變法;樁基檢測;檢測原理

0 引言

樁基施工屬于隱蔽性工程，具體施工流程相對復雜，對于檢測人員的技術水平要求較高，如果作為結構物下層結構的樁基質量存在問題，那么上層結構也會受到影響，問題嚴重甚至會導致結構物出現斷裂的情況。在對樁基質量進行檢測的過程中，主要是對樁基的承載力和完整性進行檢測，目前檢測人員對樁基完整性檢測使用得最多的方法為低應變法，該方法經濟高效，十分適合用于檢測樁基質量，不過對于檢測結果的分析，要求檢測人員具有大量的檢測經驗，并且對工程十分熟悉，能夠結果工程的實際情況完成最終的結果分析，所以低應變法的使用對從業人員具有較高的要求。

1 工程背景

本項目為204省道溧水段一期改擴建工程，204省道（原123省道）是江蘇省省道網的重要組成部分，是江蘇省中西部地區的縱向通道，是南京、高淳間的傳統出行通道。項目起點位于溧水經濟開發區規劃一路，終點位于洪藍洪張線，全長23.69 km，采用一級公路設計標準，設計速度80 km/h，雙向六車道，其中規劃一路至南外環路段兼顧城市道路標準。南門河中橋位于K21+854.750處，交叉口展寬段范圍內，跨越南門河，本橋為新建橋梁，跨徑3x13 m。上部結構為預應力空心板梁，下部結構為樁柱式墩臺。橋梁采用樁基礎（鉆孔灌注樁），以4-2A及4-2層中風化砂巖～角礫巖為樁端持力層，橋臺及橋墩樁基按嵌巖樁設計，樁基采用C30水下混凝土。

2 低應變法的檢測原理

在樁基完整性檢測中運用低應變法，主要是應用彈性傳播理論，將樁身假設為具有連續彈性物理性質的均質物體，當樁基頂受力時，樁身質點會發生振動，應力波從樁基頂沿著樁身向下傳播，在傳播的過程中，如果應力波遭受阻礙就會發生變化，這時就可以判斷出，應力波發生變化的樁身位置存在缺陷。在正常情況下，應力波在樁身這類均質物體中傳播的過程中，會出現透射和反射這兩類物理現象，當反射波傳回樁基頂時，發射波會被接收器接受，根據接受的反射波的各類參數就可以分析出樁基缺陷的深度和類型，上圖為檢測過程的示意圖。

3 低應變法檢測運用時的注意事項和局限性

低應變法具有許多優點（經濟、高效、檢測儀器方便攜帶、檢測結果較科學合理），這也是檢測人員為何在樁基質量檢測中大量運用它的原因，可是在運用過程中它依然具有一定局限性，如果在運用時考慮不周，那么其檢測結果就不具合理性，在實際運用過程中需要嚴加注意以下幾點。

就局限性而言。低應變法只能進行定性分析，如果樁基存在質量問題，低應變法不能定量檢測出樁基缺陷的大小;低應變法因為工作原理的特殊性，對檢測結果進行分析時，需要結合當時樁基建設的地質情況和樁基施工的實際情況，對檢測人員的要求比較高，運用難度比較大;檢測結果需要分析反射波的各類物理參數，可是如果樁基底的巖質性質類似樁身混凝土，那么反射波在傳播到樁基底后依然會繼續向下傳播，繼而導致樁基頂的接收器無法接收到反射波的情況。

為了降低低應變法局限性對檢測結果的影響，在使用低應變法檢測樁基質量的過程中需要做好檢測準備工作，也就是所謂的注意事項，下面簡單列舉幾點。

（1）注意處理被檢測樁基的樁頭。在檢測的過程中，需要樁基的樁頭受力引發樁身質點的振動產生應力波，并且還會在樁基的樁接收反射波信號，所以樁基的樁頭的均勻度會直接影響檢測結果，因此需要保證被檢測樁基樁頭鑿至堅硬新鮮的混凝土表面，樁頂不能存在混凝土浮漿及雜質，各測試點與激振點宜采用砂輪機磨平。

（2）需要保證樁基混凝土的強度達到檢測的標準。低應變法檢測的結果完全基于樁基自身的性質，只有樁基的強度達到要求，所檢測的結果才具備科學合理性，具體的樁基混凝土強度要求，在具體的樁基施工規范中有明確要求，通常樁基的實際強度不能低于設計強度的70%且不能低于15 MPa，齡期不應少于7天。在實際的樁基完整性檢測中，檢測前一定要注意先對樁基混凝土強度進行檢測，當強度合格后方才繼續后續的檢測。

（3）安裝信號傳感器要保證科學合理。信號傳感器作為接受信號的裝置，一旦安裝存在問題，所接受的信號自然不符合實際情況，這對檢測結果將會直接造成影響。安裝信號傳感器時需要注意以下幾點。首先，傳感器軸和樁身軸必須保持在同一平面平行，否則透射和反射形成的波形存在夾角，繼而產生二維效應，導致傳感器接受的信號不準確。其次，需要使用材質（黃油、牙膏、橡皮泥、口香糖）保證信號傳感器和被檢測樁基的耦合性，如果信號傳感器和檢測樁基存在縫隙，信號傳感器接受的信號強度會存在一定程度的減弱，直接影響到檢測的結果。

4 樁基完整性的判定

樁基根據樁身結構完整性的不同，可以劃分為四類樁基：Ⅰ類：樁基不存在缺陷，樁身完整，達到樁基質量標準;Ⅱ類：樁身存在些微缺陷，但不影響樁基的承載能力，樁基能夠發揮它的功能，不影響上層結構;Ⅲ類：樁身存在明顯缺陷，樁基的承載力已經受到一定的影響;Ⅳ類：樁身存在的缺陷十分嚴重，已經極大的影響了樁基的承載能力，需要及時進行處理，否則會影響上層結構的穩定。下面展示四類樁基的典型實測曲線。

從上面四張圖中可以看出，每類樁基的波形都存在十分明顯的差別，其中樁身完整的波形變化比較簡單，而樁身存在嚴重缺陷的Ⅳ類樁基典型實測曲線變化最為復雜，出現數個波峰波谷。當然，在對這些曲線進行分析的過程中，不能簡單的根據曲線變化的復雜度來判斷樁基的缺陷，還需檢測人員發揮自身的專業性，進行專業科學的分析。

5 樁基完整性檢測實際案例

本項目南門河中橋施工過程中，樁基采用嵌巖樁設計，為了檢測樁基施工完成的質量，使用了低應變法用于檢測樁基的完整性。在本次檢測當中，所用的檢測設備經過標定，并且結合了最新的技術設備（浮點樁基動測儀、內裝壓電加速度傳感器等），有效的降低了檢測過程中噪音對信號的干擾，進一步保證了檢測結果的科學合理性。本橋梁經低應變法檢測樁基共有44根，樁身完整性判斷標準，Ⅰ類樁共有44根。

6 結論

為了保證樁基完整性檢測的科學合理性，在運用低應變法的過程中，會將被檢測樁基視為具有連續彈性物理性質的均質物體，可是實際的樁基性質并不是這樣的均質物體，所以低應變法還需要進一步的更新完善，力求讓檢測結果更接近實際情況，提高檢測的效率，減少檢測中可能存在失誤。

參考文獻：

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