摘 要：低應(yīng)變法是基樁樁身完整性檢測(cè)最常用的方法之一。文章論述了低應(yīng)變法的基本原理、檢測(cè)注意事項(xiàng)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集與分析判定。

關(guān)鍵詞：樁身完整性 低應(yīng)變法 波速 樁身缺陷 時(shí)域信號(hào)

樁基屬于隱蔽工程，為保證其安全可靠，質(zhì)量檢測(cè)是十分必要的。樁身完整性檢測(cè)技術(shù)，通過幾十年的發(fā)展，其檢測(cè)方法取得了很大進(jìn)步，由原來的單一性向現(xiàn)在的多樣性轉(zhuǎn)變。目前，用于樁身質(zhì)量完整性檢測(cè)的方法主要有低應(yīng)變法，高應(yīng)變法，聲波透射法，鉆芯法。低應(yīng)變法是基樁完整性檢測(cè)最常用的方法之一。低應(yīng)變法適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，它屬于快速普查樁身質(zhì)量的一種半直接方法。由于其具有設(shè)備輕便靈巧、野外數(shù)據(jù)采集快速方便、測(cè)試資料分析簡(jiǎn)單明了、測(cè)試費(fèi)用低廉和檢測(cè)覆蓋面廣等突出優(yōu)點(diǎn)，它已成為基樁完整性檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用，在工程界中已得到廣泛應(yīng)用并已納入國家規(guī)范，成為保障樁基工程質(zhì)量的有力手段。

一、 基本原理

低應(yīng)變法源于應(yīng)力波理論，基本原理是：通過在樁頂施加激振信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面(如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷)和樁底面時(shí)，將產(chǎn)生反射波，檢測(cè)分析反射波的到時(shí)、幅值和波形特征，就能判斷樁身完整性。

當(dāng)樁長已知、樁底反射信號(hào)明確時(shí)，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相同的基樁中，選取不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速值計(jì)算出其平均值。

樁身缺陷位置應(yīng)按下列公式計(jì)算：

x=1/2000•••Δtx•c

x=1/2•c/Δf’

式中x—樁身缺陷至傳感器安裝點(diǎn)的距離(m);

Δtx—速度波第一峰與缺陷反射波峰間的時(shí)間差(ms);

c—受檢樁的樁身波速(m/s)，無法確定時(shí)用cm值替代;

Δf’—幅頻信號(hào)曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差(HZ);

二、檢測(cè)注意事項(xiàng)

低應(yīng)變法在實(shí)際應(yīng)用中雖然有諸多優(yōu)越性，但也有不足的地方，如：缺陷尺寸無法定量確定、無法確切說明樁身中的缺陷是離析、空洞、二次澆灌面、夾泥、縮徑等中的何種缺陷等。因而有許多問題應(yīng)引起檢測(cè)人員的注意和重視，否則將對(duì)基樁完整性檢測(cè)的效果產(chǎn)生較大的影響。

1、測(cè)試時(shí)間

混凝土灌注樁的強(qiáng)度是隨其齡期增加而增大。當(dāng)混凝土強(qiáng)度和彈性模量都達(dá)到一定值時(shí)，手錘敲擊樁頭才可能產(chǎn)生應(yīng)力波，并在樁中傳播，如果樁體的彈性模量太小，即使增加錘擊能量也難于得到樁底反射信號(hào)。所以對(duì)于混凝土灌注樁測(cè)試，一般應(yīng)選在樁身達(dá)到齡期后進(jìn)行。

2、樁頭處理

在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集工作中，樁頭處理的好壞是測(cè)試是否能夠有效的重要因素，也是測(cè)試前需要準(zhǔn)備的關(guān)鍵性步驟。樁頭應(yīng)為達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的有效樁頭，必須鑿去表面浮漿，暴露出堅(jiān)硬部分含骨料的混凝土為止，且樁頭不能破碎、含水，不能有雜物，并用角向磨光機(jī)打磨若干個(gè)平整光潔的面，以便安裝傳感器和有良好的錘擊平面。安裝點(diǎn)設(shè)置在樁心2/3～3/4半徑處對(duì)稱4個(gè)方向點(diǎn)，而錘擊點(diǎn)為截面中心點(diǎn)。

3、傳感器的選擇與安裝

測(cè)振傳感器是基樁低應(yīng)變檢測(cè)中最基本的重要測(cè)試元件之一，它將機(jī)械振動(dòng)參量換成電信號(hào)，其性能參數(shù)好壞直接影響到轉(zhuǎn)換電信號(hào)的數(shù)據(jù)是否真實(shí)地反映樁本身的反射信息。通常選用的內(nèi)裝式加速度傳感器(ICP)，該傳感器無電荷放大器約束，頻響更寬，對(duì)聯(lián)線要求低，更適合于野外工作需要。

通常傳感器安裝在離樁形心2/3～3/4的樁面平整堅(jiān)實(shí)處比較合適。傳感器安裝須離錘點(diǎn)一定距離，否則測(cè)得的曲線常會(huì)出現(xiàn)過大的負(fù)面反沖，會(huì)掩蓋一些樁身淺部缺陷且對(duì)后面的波形產(chǎn)生一定的干擾，給正確分析帶來困難。傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集工作影響較大，理論上傳感器越輕，越貼緊樁面，與樁面之間接觸剛度越大，信號(hào)傳遞特性越好，采集到的信號(hào)也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。此外，傳感器的安裝應(yīng)與樁頂面垂直，用耦合劑粘結(jié)時(shí)，應(yīng)具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。常用的耦合劑有黃油、凡士林、橡皮泥等，傳感器安裝好后可以進(jìn)行測(cè)試。

4、激振錘與錘擊點(diǎn)

低應(yīng)變法的振源主要由手錘敲擊樁面而產(chǎn)生。錘擊產(chǎn)生的應(yīng)力波的差異，對(duì)測(cè)試信號(hào)的質(zhì)量有極大的影響。錘擊脈沖過寬，會(huì)掩蓋樁身淺部問題;錘擊脈沖過窄，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力波彌散。錘擊能量過小，就很難將整個(gè)樁激振，特別對(duì)一些大、長樁，就很難看出樁底反射。錘擊時(shí)，應(yīng)盡量保證錘擊方向與樁面垂直，以減少水平分量對(duì)波形產(chǎn)生的干擾。因而必須依據(jù)不同材質(zhì)、不同質(zhì)量的錘體和不同厚度的錘墊及不同敲擊方式，給樁面以合適的激勵(lì)，才能采到質(zhì)量較好的信號(hào)。另外，敲擊質(zhì)量的高低將直接影響到測(cè)試結(jié)果的優(yōu)劣，要由經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練工人來操作。敲擊時(shí)錘要落到實(shí)處，干脆利索，錘擊方向與樁頂平面垂直，避免二次沖擊，達(dá)到產(chǎn)生瞬間激發(fā)點(diǎn)源。

5、信號(hào)采集

現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集首先要進(jìn)行儀器參數(shù)設(shè)置，信號(hào)采集較好的波形應(yīng)該具有以下特征：①多次錘擊的波形重復(fù)性好;②波形真實(shí)反映樁的實(shí)際情況，完好樁樁底反射明顯;③波形光滑，不應(yīng)含毛刺或振蕩波形;④波形最終回歸基線。

不同檢測(cè)點(diǎn)及多次實(shí)測(cè)時(shí)域信號(hào)一致性較差時(shí)，應(yīng)分析原因并在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)研究，排除影響測(cè)試的不良因素后復(fù)測(cè)。當(dāng)隨機(jī)干擾較大時(shí)，可采用信號(hào)增強(qiáng)方式，進(jìn)行多次重復(fù)激振與接收。

6、場(chǎng)地條件

樁周土對(duì)低應(yīng)變低應(yīng)變法檢測(cè)采集波形曲線也具有較大影響，一般而言，當(dāng)樁周土軟土層變到硬土層時(shí)，采集的波形曲線就會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似擴(kuò)徑的反射波;而當(dāng)在周土由硬土層變到軟土層時(shí)，采集到的波形曲線就會(huì)在相應(yīng)位置產(chǎn)生類似縮頸的反射波。因此，每個(gè)檢測(cè)工地均應(yīng)進(jìn)行激振方式和接收條件的選擇試驗(yàn)，確定最佳激振方式和接收條件。因?yàn)椴煌�工區(qū)樁的類型、樁徑大小、樁頭混凝土質(zhì)量、土層地質(zhì)情況等條件差異較大，檢測(cè)時(shí)，對(duì)激振和接收的最佳條件選擇只能通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比來確定。

7、檢測(cè)信號(hào)處理

對(duì)樁底反射信號(hào)不明顯的情況，結(jié)合原始波形，適當(dāng)?shù)貙?duì)波形進(jìn)行指數(shù)放大，可以確保在樁頭信號(hào)不被削波的情況下使樁底信號(hào)得以清晰地顯現(xiàn)出來。為使波形更容易分析判斷，經(jīng)常在波形分析處理時(shí)采用到波形的濾波。實(shí)際工作中，多采用低通濾波，而低通濾波頻率上限的選擇尤為重要，因而須注意選擇適當(dāng)?shù)膮��?shù)。

三、結(jié)語

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析可知，低應(yīng)變法在對(duì)樁的完整性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)結(jié)論較為準(zhǔn)確有效，可以滿足工程實(shí)踐的需要。但是利用低應(yīng)變法檢測(cè)基樁完整性時(shí)，其正確結(jié)論的得出取決于各方面因素的共同作用，因而對(duì)于樁基這類隱蔽性工程的檢測(cè)，尚有許多問題應(yīng)得到檢測(cè)人員的重視。在實(shí)際的工程測(cè)試工作中，應(yīng)針對(duì)測(cè)試方法的特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際，綜合參考設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工資料對(duì)所檢樁進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的分析，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，分析缺陷產(chǎn)生的原因，并提出適宜的解決方案，對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)以避免在后續(xù)施工工作中產(chǎn)生類似缺陷，保證工程質(zhì)量。

上述的一些觀點(diǎn)，是我吸取其他同行的一些經(jīng)驗(yàn)以及自己在基樁檢測(cè)實(shí)踐中的一些體會(huì)，不足之處懇請(qǐng)同行批評(píng)指正。

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