關于低應變檢測基樁完整性的幾點思考

顧國強

摘 要 目前，低應變法已經成為測試基樁結構完整性的重要措施，具備效率高、成本低等多方面的優勢，因此被廣泛用于各類工程建設項目中。不過，采用低應變方法對基樁完整性進行檢測時依然存在一定的局限性。本文低應變檢測樁基完整性過程中出現的各類問題開展了深入探討并給出了合理化的改善建議。

關鍵詞 低應變法;基樁;檢測;完整性

對各類樁基礎結構進行比較可以發現，預應力混凝土管樁具備高承載力、良好的抗裂性、效率高、成本低等眾多優勢，成為當前樁基礎施工的主流方法。其中，完整性是對樁身截面尺寸、材料致密度與連續性進行評價的綜合指標。同時，低應變法因其具備操作過程方便、運行成本低等眾多優點被作為當前完整性測試的常規方法。

1低應變法概述

在當前的大部分工程應用中通常選擇瞬態反射波法來測試樁身質量信號，主要通過瞬態激振設施對樁頂實施激振，使樁頂形成小幅位移，并使樁體內產生應力波及發生反射的過程。當樁體的波阻抗出現變化后，將會在信號曲線變化規律方面表現出明顯的區別，根據這些曲線的特定形態便可以有效判斷基樁的異常狀態。考慮到波阻抗受到多種不同因素的影響，因此采用低應變法不能對這些異常狀況進行準確分析。在實際測試中當異常情況出現后，還需利用其他方法進一步對其實施驗證[1]。

2樁基現場檢測的具體流程

2.1 樁基的測試流程

在首先開展相關準備工作時，要對樁基進行檢測時需要采集各類數據，為了能夠得到精度更高以及更加符合真實情況的數據，應根據現場條件設置合理的提前量，充分做好各項前期準備工作，確保后續項目能夠得以快速推進，包括采集各個應用資源并對其全面整理，同時還要對應用設備開展適應性與針對性分析。因此必須使各項準備工作達到預期的完整狀態，才能獲得所需精度的測試結果;同時，還要進一步完善檢測的流程：檢測開始之前，必須先詳細檢驗各個儀器設備是否滿足完整性要求，保證各個儀表與檢測設施的功能能夠正常運行，并嚴格按照各項監測指標來設置參數;在清理階段應固定柱頭的位置，確保其能夠始終保持穩定狀態;為了能夠更加方便進行信號接收，應把傳感器安裝在樁頂的設定位置，同時合理選擇激振程度;通過選擇合理的波形曲線作為后續研究的參考依據;對上述得到的數據進行計算機處理并根據實際情況得到合理的結論。

2.2 注意事項

在開展上述各項工作的過程中，應重點關注對柱頭部位進行充分清理，確保其表面達到設定的潔凈度條件，避免出現雜物或者是發生破損的情況，根據之前相關檢測工作的開展情況可知，雖然可以根據檢測指標來改變傳感器的應用類型，或通過應用不同的安裝方法來獲得特定的振源形式，但遇到浮漿環境時，檢測過程中采集的各個數據準確率及其處理效率都無法滿足預定要求，此外，檢測信號時淺層區還會產生非常不穩定的現象，經常出現反向脈沖的現象，主要是因為無法使浮漿和混凝土結構成為一個統一的均勻體，兩者間將會形成明顯的分界面，同時對反射波也會造成明顯的影響。

為保證現場數據采集能夠順利進行，必須正確安裝傳感器。首先，要合理選擇傳感器安裝方式并正確使用耦合劑。可以選擇牙膏作為耦合劑以達到干凈實用的要求。黃油雖然具備良好的黏性好，但會對設備造成污染，特別是在夏天溫度較高的情況下黃油更易發生流動而對設備衛生造成不利影響。石膏可以快速彌補樁頭的凹陷縫隙。同時，也可以通過為安裝面多放置黏結劑的方法并對傳感器進行單向用力旋轉使其形成緊密貼合狀態。

檢測質量水平會受到激振錘類型的較大影響。其中，小錘具有能量低、質量輕、脈沖窄的特點，因此采用小錘測試大樁時，當信號還未傳輸到柱底區域就已經完全衰減，即使能夠傳輸到柱底但繼續反射回來并能被收集的信號也非常微弱而導致無法內部結構準確判斷的情況。所以，在檢測大樁結構時需選擇能量高、重量大的大鐵球來產生更寬的脈沖，從而更好地檢測樁底及其內部缺陷結構[2]。

3低應變檢測管樁的局限性

3.1 低應變理論的適用性

采用反射波進行測試的理論依據來自于一維線彈性桿件的分析模型，在檢測期間基樁需滿足以下條件：長細比需達到5以上，瞬態激勵脈沖中的有效高頻分量波長和樁之間的橫向尺寸要大于5，樁身的截面應具備特定的外形結構，在應力波的傳播期間要保證平截面的假定都成立。但在實際應用中需注意，預應力混凝土管樁屬于圓環柱體結構，并不能將其視為一維彈性桿件。由此可見，不能簡單使用桿件模型來表示圓環柱體中的應力波傳播過程。

以應力波反射法對大直徑管樁進行檢測時，當采用激振錘對樁頂的某一點進行敲擊時將會產生集中荷載效果，此時形成的應力波除了會在縱向上傳播外還會沿管壁環向進行傳播。因此，可以將應力波傳播看成是三維的變化過程，同時受到樁頂高頻波影響后，將無法準確判斷樁身的缺陷。以上各項因素使得建立在一維波動理論基礎上的動力測試方法具有較大的誤差。采用低應變方法測試管樁結構時，把激振點設定成和傳感器成直角分布的位置，可以有效降低高頻干擾波峰，但不能徹底消除高頻波所造成的影響。

3.2 管樁結構的特殊性

（1）當管樁下部出現土塞或產生積水時，都會使樁身的缺陷檢測產生偏差。

（2）預應力管樁屬于圓環柱體結構，從嚴格意義上來說已經不能適用一維彈性桿件的假設模型。并且在實際情況下，樁屬于一個三維體，同時樁身中的各個缺陷在分布位置與形狀方面也具有明顯的隨機分布特點。

（3）當施工期間由于挖土或機械運輸等因素導致樁身發生傾斜而使管樁扭曲時，采用低應變方法進行檢測時，因為受檢樁只受到水平方向的壓力，在預壓應力作用下，并不會形成明顯的裂縫，在樁身上也可能不會產生裂縫結構而改變阻抗的情況。這就導致低應變檢測方法可能出現缺陷的漏測現象。

4結束語

采用低應變法對基樁進行完整性測試具備操作方便、效率高的優點，適用于常規的普查工作，但也存在某些局限性，在實際測試中需要根據基樁質量進行綜合評定，防止樁質量出現錯誤評定的結果。

參考文獻

[1] 張龍，孫亞霖.低應變法在基樁完整性檢測中的運用研究[J].公路與汽運，2018，（05）：127-129.

[2] 李萍，孟歡.四種常用基樁完整性檢測方法在工程中的應用[J].中國水運（下半月），2018，18（03）：49.