柔性樁的低應變動力檢測技術研究

■張鑫 吳斌

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

柔性樁的低應變動力檢測技術研究

■張鑫 吳斌

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

柔性樁和其他的樁基相比，其剛度較低，而且彈性模量更小，對檢測技術的要求較高，本文正是結合這一背景，以水泥土攪拌樁，高壓旋噴樁為例對其中應用的低應變動力檢測技術進行了探討。

柔性樁 低應變動力檢測技術 高壓旋噴樁 水泥土攪拌樁 應用

0　引言

對于建筑物來說，樁基就如同樹根一樣，有著維持建筑物穩定性的作用，其質量性不言而喻。但是在實際的施工中，由于各種因素的存在，樁基有可能會發生各種質量問題，而加強這些問題的檢測就顯得很有必要。在眾多的檢測技術中，低應變動力檢測技術作為一種新型的檢測技術，具有檢測快和成本低等突出特點，可以在最短的時間內檢測出更多的問題。

1　低應變動力檢測技術的基本原理

在低應變動力檢測中，可以將樁身看成一維彈性桿件，當在樁頂添加了一個沖擊荷載時，則就會在樁身內產生一個應力波沿著樁身的軸線傳向樁底。而應力波在樁身內產生的各種信號則主要由粘結在樁頂部的傳感器接收。如果應力波在樁體內的傳播過程中遇到了阻抗變化時，也即是樁身存在缺陷（裂縫、夾泥、空洞、斷裂、離析等問題）時，便會產生反射。即入射的應力波在變阻抗的界面上有一部分透過界面繼續沿著桿往下傳播，而另一部分則從界面上反射回來。前者稱為透射波，而后者稱為反射波。當樁界面上下兩段阻抗相差愈大時,反射的能量愈大，故測到的反射波也愈明顯，根據一根樁不同阻抗變化界面其反射波的時域和頻域曲線的不同特征，就可以判斷樁身缺陷,評定樁身質量。圖1展示了低應變動力檢測技術的基本原理。

圖1　低應變動力檢測技術的基本原理示意圖

2　低應變動力檢測技術在高壓旋噴樁中的應用

正是由于低應變動力檢測技術為一種樁基無損檢測的檢測技術，使得其可以很好地被用于水泥混凝土攪拌樁的樁身完整性檢測之中。其主要檢測原理為：當用力錘敲擊樁頭，產生的應力波向下傳播，傳播過程中遇到樁身噴射不均、樁底土等阻抗變化處時，應力波即發生反射。通過對基樁測試儀接收到的信號采用時域、頻域程序分析，判定樁身阻抗的變化，即可確定基樁的樁身質量情況。其中信號的時域和頻域分析過程主要如下：

2.1信號的時域分析

在低應變動力檢測技術檢測高壓旋噴樁中，得到的波形主要是時域的波形，橫坐標主要表示時間，其主要表示波在高壓旋噴樁內傳播一個來回周期需要的時間。而縱坐標主要代表波形的幅度，表示了信號在樁內反射的強弱程度，而波形曲線主要表示態激振響應隨時間變化的曲線。而彈性波在高壓旋噴樁體內傳播的關系主要如下公式所示：

在上式中，ν主要表示彈性波在高壓旋噴樁內傳播的速度；L為高壓旋噴樁的長度；t為檢測傳感器檢測到樁底反射波所需要的時間。

而如果高壓旋噴樁內某個部分出現了缺陷，便可以根據下式推算出缺陷所在的具體位置：

在上式中，L′表示高壓旋噴樁的具體缺陷位置；t為檢測傳感器接受到缺陷位置的發射波所需要的時間；C為波形在樁體內的平均傳播速度。

3　低應變動力檢測技術在水泥土攪拌樁中的應用

當檢測柔性樁的低應變時，因為柔性樁本身的樁身波速較低，所以檢測柔性樁的時候用小鐵錘等頻率較高的錘來敲擊效果會比較好，頻率越高對于檢測結果也越準，但同時對于信號的處理要求也更高。下圖為某廠房的水泥土攪拌站低應變檢測曲線：

水泥土攪拌樁的樁長為12.0m，樁徑500mm。

由圖中可以看出樁底清晰，樁身完整，測試數據比較真實，說明低應變動力檢測方法在水泥土攪拌樁等柔性樁的測試中也是可行的。

4　結束語

綜上所述，低應變動力檢測技術作為目前一種成本低、檢測快的新興檢測技術，受到了很多施工單位的青睞。對于灌注樁的檢測應用已經比較廣泛，此次在對于柔性樁的檢測中，可以發現低應變同樣適合于較短的柔性樁檢測。

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U472.9[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～466～2