淺析低應變反射波法在樁基檢測中的應用

何東曉　鐘明香

（江西省地質礦產開發局物化探大隊江西南昌330002）

淺析低應變反射波法在樁基檢測中的應用

何東曉鐘明香

（江西省地質礦產開發局物化探大隊江西南昌330002）

基樁施工的高隱蔽性，基樁質量受到多方面因素的影響。因此，基樁檢測對于確保工程質量具有至關重要的意義。如何測定缺陷的位置，并準確地對其進行評價處理已成為基樁質量檢測的一個核心問題。本文介紹了低應變反射波法，首先簡單介紹了其原理和測試流程，然后分析了其應用要點，以供參考。

低應變反射波法樁基檢測應用

0　引言

目前常見的檢測方法有低應變反射波法、鉆芯檢測法、聲波透射法等，綜合工期、成本、精確度和安全性等因素加以考慮，低應變反射波法檢測速度快、工藝簡單，可實現無破損檢測且成本劃算，綜合性能較好，在現代建筑樁基檢測中有著廣泛應用。

1　低應變反射波法檢測技術簡介

低應變反射波法又叫應力波法，通過在樁頂施加激振信號產生應力波，在沿樁身傳播過程中，遇到應力波阻抗不連續界面(如縮徑、擴徑、蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷)和樁底面時，將會發生反射和透射，用記錄儀記錄下反射波在樁身中傳播的波形，通過對反射波的曲線特征的分析即可對樁身的完整性、缺陷的位置進行判定。

低應變反射波法檢測的優勢：（1）操作簡單易行，測試設備輕便，成本低，不受作業條件限制，檢測快速，單樁試驗時間僅為靜載試驗的1/50左右。（2）檢測數量多，不破壞樁基，獲得的數據準確可靠，規律性好，判讀明了簡潔，便于對樁基工程進行普查。（3）費用低廉，單樁測試費約為靜載試驗的1/30左右，可節省靜載試驗錨樁、堆載、設備運輸、吊裝焊接等大量人力、物力。

低應變法頻域分析具有一定缺點，這種方法不能準確的判定基樁缺陷類型（例如擴徑、縮頸、夾泥、離析等），對于缺陷位置的計算也存在較大物誤差。因此，一般將頻域分析作為時域分析的有效補充或者有時可作為時域分析的驗證，通過兩種方法綜合判定被檢測基樁質量及完整性，結論更加可靠。

2　低應變反射波法在樁基檢測中的應用要點

2.1樁頭的清理工作

樁頭是施加荷載及接收發射波信號的關鍵，必須做好清理工作。很多灌注樁在成樁時都會在樁頭留有浮漿，對信號的準確性影響較大，甚至會出現反向脈沖。所以測試人員決不能偷懶，置浮漿于不顧，而應及時清理，將浮漿鑿除。傳感器要安放在樁頭，為方便安裝，同時也為了提供一個良好的錘擊平面，有必要對樁頭進行打磨，確保樁頭平整光潔，沒有裂紋、破碎等現象。

2.2正確安裝傳感器

傳感器是測試中的重要部件，其自身性能和質量直接關系到后面信號轉換的準確性。一般而言，質量輕且離樁頭近的傳感器的傳遞性較好，接收的反射信號也較為真實。所以在安裝時常選擇牙膏作為耦合劑，也可在樁面上使用一些粘結劑，使傳感器更加牢固。為保證采集的信號更加準確，能夠更真實地繪制波形曲線，應采用高度靈敏的加速度傳感器。其安裝位置也頗為重要，實心樁應安裝在距樁心2/3半徑的位置，空心樁則應安裝在樁壁厚度的1/2處，并保證傳感器和錘擊點處于同一個水平面，且盡量和樁體的中心線成90度夾角。

2.3合理的激振操作

錘擊產生的能量應能夠傳播到底部，且保證反射的信號不會太弱，不然都會影響到測試結果。對于大樁，多選擇重量大的鐵球，能量大、脈沖寬，可檢測樁體深部缺陷。若異常處位于淺層，可利用小錘判斷。樁長較大時，高頻波不易采集反射信號，所以常換做低頻率脈沖波，然后用高頻波檢測上部缺陷。

2.4信號采集及處理

選擇合理的儀器并設置好各項參數，如果多次測量的結果偏差較大時，應及時分析原因并解決，盡量清除所有的不良影響因素。為防止過多的隨機干擾，可增強信號并增加激振和接受信號的次數。好的波形較為光滑，能夠精確地反映樁體實際情況，沒有振搗波形，且最終會回歸基線。

3　低應變反射波法在樁基檢測中的應用注意事項

3.1樁身完整性質量檢測的標準問題

隨著樁基完整性檢測方法的不斷進步，樁基規范對樁身的完整性類別進行了劃分，把樁基分為Ⅰ類樁、Ⅱ類樁、Ⅲ類樁和Ⅳ類樁。其實這種劃分方法沒有一個統一的依據。由于這種檢測方法只是對樁基本身的材料、尺寸、缺陷度等幾方面的質量問題進行檢測，所以這種劃分方法和這種檢測方法完全依賴于承載力能否達標。而低應變法還不能直接檢測樁基承載力，并且這種檢測方法對于樁基本身的承載力依賴較大，完全憑檢測人員的經驗判斷，因此在實際施工過程中完全可能存在低應變法檢測的樁身存在嚴重缺陷。在設計院設計承載力保守的情況下，靜荷載試驗仍然是可以通過的，低應變檢測合格的樁基，如果樁端沒有打入持力層，其承載力也有可能不滿足設計要求。所以這種檢測方法不能定量，低應變檢測樁基方法還只能是一種檢測樁身缺陷的定性分析方式。

3.2不同類型樁的缺陷特征

樁身完整性檢測的分析，要結合各種自然因素、人為原因以及施工地地質的具體情況，還有施工中做的記錄等多方面綜合考慮，然后進行判斷。樁身的缺陷對于預制樁來說，多數表現為樁頂破裂或者是淺部有裂痕等，如果在運輸中沒有出現損壞或者是接樁不良的現象，那么這類樁基本是安全可用的。對于灌注樁樁身的完整性檢測過程比較繁雜，因為樁成型之后不可見，其質量不僅受到施工過程中人為因素影響，還受自然因素如地質條件等因素的干擾，一般缺陷是縮徑、擴徑、混凝土離析等，其中縮徑情況嚴重會斷裂。還有開挖時機械的損壞，這類樁的檢測曲線比預制樁復雜的多，截面具有變化性，這也是缺陷的表現，很多的情況下會使曲線更加混亂，分析過程就會困難重重。而樁周圍的土對曲線影響也較大，因為土和樁同時受力，并且土的摩擦力和阻力不是均勻分布的，如果摩阻力突變，那么樁土系統阻抗也會突變，這就對應力波的傳播造成了嚴重的干擾。還因為其本身會出現反射情況，使缺陷判斷的難度大大增加，在檢測過程匯總，樁身周圍土的分布一般是上部是硬土，下部是軟土，應力波通過這樣的界面后，土的摩阻力減小，這樣使其引起的阻抗也有所降低，縮徑的假象就很容易出現了。而這種界面的變化性也較大，受到地層和地下水位變化等因素影響，也是發生事故頻率較高的地方。沉管灌注樁會受到施工時給相鄰樁帶來的干擾，如果施工中沒有合理安排順序，尤其是在小樁距的施工中，相鄰樁樁身的質量問題就難以保證，特別是淺部，頻繁出現的缺陷是斷裂。

3.3深部缺陷檢測問題

低能量高頻入射波傳播時衰減嚴重，傳遞的深度有限，不宜用

于長大樁測試，而高能量低頻寬脈沖有利于深部缺陷的檢測。樁底混凝土與樁端持力層阻抗相差越大越容易測出樁底反射波，強度高、齡期長的樁在相同施工條件下樁底反射更明顯，都說明了樁周土阻力、樁身強度、樁身阻抗多變對應力波的影響，使得我們的樁身有效測試深度變化大，有時很難測出深部缺陷。

3.4地質條件對檢測結果的影響

由于土層的突變，造成樁周土的波阻抗發生了變化。當樁周土從軟土層變化到硬土層時，將會產生類似擴徑的反射波，而硬土層中有軟弱的樁周土夾層時，會在相應界面處形成類似縮徑的反射波。只有了解地質情況、考慮樁周土對采集波形的影響，才能對基樁質量產生合理判斷。要仔細分析哪些缺陷是因施工質量引起的，哪些受樁身構造、成樁工藝、土層影響造成的類似缺陷信號，應結合經驗，參照本地區、本場地的同類型樁進行綜合分析，方可得到較為準確的判斷結果。對于嵌巖樁，要看樁底沉渣、樁端持力層，如果嵌巖程度良好，可視為桿件的固定端，那么嵌巖樁的樁底反射波形與激振脈沖方向是相反的。當樁底的巖石與樁身混凝土的波阻抗相差不大時，樁底反射不易識別。如在同一場地、同一施工條件下其他樁樁底反射不明顯，而有些樁能測出明顯的樁底反射，有可能是樁底沉渣較厚。

4　結束語

為確保樁基穩定可靠，需采用合理的方法對其性能加以測試。低應變反射波法具有諸多優勢，但在實際應用中還需進一步完善。低應變檢測作為一種基樁檢測方法在實際工程應用中有其優越性，但同時也有其局限性，其所能獲取的信息尚不足以對缺陷做出較為準確的定量判斷，對于工程中發現有嚴重缺陷的樁還應結合其他檢測方法進行復查，不同地質概況會對低應變的實測波形產生影響，這種影響往往會導致誤判，有必要結合其他檢測方法來一起驗證，并最終作出綜合判定，以減少誤判率。由于設備輕便、檢測速度快、對場地要求小等特點，低應變法在各種樁基檢測工程中得到了廣泛的應用,但仍存在一些問題。只有不斷改善檢測儀器的性能和質量，研究更優越的樁基檢測技術，把樁基檢測方法與智能信號分析方法結合起來,樁基檢測技術才能得到更長遠的發展。

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P623[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-185-2

何東曉（1975～），男，大學?？疲ū究圃谧x），工程物探工程師，研究方向為物探。