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

關(guān)鍵詞：樁身完整性 低應變法 波速 樁身缺陷 時域信號

樁基屬于隱蔽工程，為保證其安全可靠，質(zhì)量檢測是十分必要的。樁身完整性檢測技術(shù)，通過幾十年的發(fā)展，其檢測方法取得了很大進步，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)量完整性檢測的方法主要有低應變法，高應變法，聲波透射法，鉆芯法。低應變法是基樁完整性檢測最常用的方法之一。低應變法適用于檢測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、測試資料分析簡單明了、測試費用低廉和檢測覆蓋面廣等突出優(yōu)點，它已成為基樁完整性檢測中應用最為廣泛的方法之一。經(jīng)過多年的研究和應用，在工程界中已得到廣泛應用并已納入國家規(guī)范，成為保障樁基工程質(zhì)量的有力手段。

一、 基本原理

低應變法源于應力波理論，基本原理是：通過在樁頂施加激振信號產(chǎn)生應力波，該應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，將產(chǎn)生反射波，檢測分析反射波的到時、幅值和波形特征，就能判斷樁身完整性。

當樁長已知、樁底反射信號明確時，在地質(zhì)條件、設(shè)計樁型、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算出其平均值。

樁身缺陷位置應按下列公式計算：

x=1/2000•••Δtx•c

x=1/2•c/Δf’

式中x—樁身缺陷至傳感器安裝點的距離(m);

Δtx—速度波第一峰與缺陷反射波峰間的時間差(ms);

c—受檢樁的樁身波速(m/s)，無法確定時用cm值替代;

Δf’—幅頻信號曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差(HZ);

二、檢測注意事項

低應變法在實際應用中雖然有諸多優(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。因而有許多問題應引起檢測人員的注意和重視，否則將對基樁完整性檢測的效果產(chǎn)生較大的影響。

1、測試時間

混凝土灌注樁的強度是隨其齡期增加而增大。當混凝土強度和彈性模量都達到一定值時，手錘敲擊樁頭才可能產(chǎn)生應力波，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。所以對于混凝土灌注樁測試，一般應選在樁身達到齡期后進行。

2、樁頭處理

在現(xiàn)場信號采集工作中，樁頭處理的好壞是測試是否能夠有效的重要因素，也是測試前需要準備的關(guān)鍵性步驟。樁頭應為達到設(shè)計標高的有效樁頭，必須鑿去表面浮漿，暴露出堅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，并用角向磨光機打磨若干個平整光潔的面，以便安裝傳感器和有良好的錘擊平面。安裝點設(shè)置在樁心2/3～3/4半徑處對稱4個方向點，而錘擊點為截面中心點。

3、傳感器的選擇與安裝

測振傳感器是基樁低應變檢測中最基本的重要測試元件之一，它將機械振動參量換成電信號，其性能參數(shù)好壞直接影響到轉(zhuǎn)換電信號的數(shù)據(jù)是否真實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的樁面平整堅實處比較合適。傳感器安裝須離錘點一定距離，否則測得的曲線常會出現(xiàn)過大的負面反沖，會掩蓋一些樁身淺部缺陷且對后面的波形產(chǎn)生一定的干擾，給正確分析帶來困難。傳感器的安裝對現(xiàn)場信號采集工作影響較大，理論上傳感器越輕，越貼緊樁面，與樁面之間接觸剛度越大，信號傳遞特性越好，采集到的信號也越接近樁面的質(zhì)點振動。此外，傳感器的安裝應與樁頂面垂直，用耦合劑粘結(jié)時，應具有足夠的粘結(jié)強度。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行測試。

4、激振錘與錘擊點

低應變法的振源主要由手錘敲擊樁面而產(chǎn)生。錘擊產(chǎn)生的應力波的差異，對測試信號的質(zhì)量有極大的影響。錘擊脈沖過寬，會掩蓋樁身淺部問題;錘擊脈沖過窄，會出現(xiàn)應力波彌散。錘擊能量過小，就很難將整個樁激振，特別對一些大、長樁，就很難看出樁底反射。錘擊時，應盡量保證錘擊方向與樁面垂直，以減少水平分量對波形產(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，才能采到質(zhì)量較好的信號。另外，敲擊質(zhì)量的高低將直接影響到測試結(jié)果的優(yōu)劣，要由經(jīng)驗豐富的熟練工人來操作。敲擊時錘要落到實處，干脆利索，錘擊方向與樁頂平面垂直，避免二次沖擊，達到產(chǎn)生瞬間激發(fā)點源。

5、信號采集

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

不同檢測點及多次實測時域信號一致性較差時，應分析原因并在檢測現(xiàn)場及時研究，排除影響測試的不良因素后復測。當隨機干擾較大時，可采用信號增強方式，進行多次重復激振與接收。

6、場地條件

樁周土對低應變低應變法檢測采集波形曲線也具有較大影響，一般而言，當樁周土軟土層變到硬土層時，采集的波形曲線就會在相應位置處產(chǎn)生類似擴徑的反射波;而當在周土由硬土層變到軟土層時，采集到的波形曲線就會在相應位置產(chǎn)生類似縮頸的反射波。因此，每個檢測工地均應進行激振方式和接收條件的選擇試驗，確定最佳激振方式和接收條件。因為不同工區(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，檢測時，對激振和接收的最佳條件選擇只能通過現(xiàn)場試驗對比來確定。

7、檢測信號處理

對樁底反射信號不明顯的情況，結(jié)合原始波形，適當?shù)貙Σㄐ芜M行指數(shù)放大，可以確保在樁頭信號不被削波的情況下使樁底信號得以清晰地顯現(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采用到波形的濾波。實際工作中，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?shù)膮��?shù)。

三、結(jié)語

現(xiàn)場測試與分析可知，低應變法在對樁的完整性進行檢測時結(jié)論較為準確有效，可以滿足工程實踐的需要。但是利用低應變法檢測基樁完整性時，其正確結(jié)論的得出取決于各方面因素的共同作用，因而對于樁基這類隱蔽性工程的檢測，尚有許多問題應得到檢測人員的重視。在實際的工程測試工作中，應針對測試方法的特點，結(jié)合工程實際，綜合參考設(shè)計、監(jiān)理及施工資料對所檢樁進行認真仔細的分析，以及時發(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，對施工進行指導以避免在后續(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，是我吸取其他同行的一些經(jīng)驗以及自己在基樁檢測實踐中的一些體會，不足之處懇請同行批評指正。

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