低應變檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用

黃磊

摘要：低應變檢測技術是橋梁樁基檢測中較為簡單實用的方法，可以有效地檢測樁基中的質量缺陷。 針對橋梁工程中的鉆孔灌注樁低應變檢測技術基本原理、檢測數據采集進行簡要的闡述，并結合工程實例進行詳細的分析。

關鍵詞：樁基;低應變反射波法;完整性檢測

1、 低應變檢測法的基本原理

低應變檢測技術主要是應用能量相對較低的瞬間激振，從而使得樁基在彈性變形狀態下產生低振幅的振動，并應用數據采集設備接收樁基傳遞的應力，再根據應力波傳遞的傳遞理論和振動理論判斷樁的施工質量，該種檢測方法可以有效地檢測樁基中是否有夾渣、斷樁、縮頸等現象。

低應變反射波法，其原理為建設樁基結構為等截面的細長桿結構，并且樁基周圍未受到側阻力的作用，在樁基頂端受到激振力和其他振動后，在樁基結構中形成應力波，并沿著樁身向下傳遞，且應力波在樁身中傳遞時以一維波動方程的方式。并且假設樁身的桿件的截面為平面，桿件發生變形值與受力大小呈正比例關系。

2、 低應變檢測法的數據采集

在低應變反射波數據采集工作中，其準備工作是否充分直接影響樁基檢測結果的真實性、可靠性。因此，為了提高低應變反射波數據采集工作的準確度，需要注意以下幾點：

2.1在樁基低應變測試工作開展之前，需要切割開樁頭的鋼板，并對切割的部位進行清理，除去樁頭的浮漿和碎渣，從而露出堅硬、平針的混凝土表面，且樁基檢測時間需在澆筑成樁后的8d～15d。

2.2如樁基直徑較小，則選擇一個反射波接收點和錘擊點，如果測試數據顯示樁基存在缺陷，則需要增加數據接收點和錘擊點，從而提高測試準確度，避免受其他外界因素的干擾，影響樁基測試數據的精度。同時，為了確保傳感器接收數據準確，對于小直徑的水泥砂漿樁基，應將傳感器布置在樁基端部的中間。

2.3根據樁基檢測工作經驗可知，激振能量與脈寬主要與激振工作的重量、錘頭材料、打擊力度、外形尺寸等因素有關，若激振作用的時間越段，則激振力的含有較豐富的高頻波;而采用鐵錘敲擊樁基端部，產生的脈沖信號波窄，并且尖，且具有較高的振動頻率，在短樁和樁基缺陷較淺的樁基多采用該形式的激振波。

2.4對于樁基檢測的采樣間隔，若采樣間隔較大，樁基內部的缺陷無法準確的檢測到，且樁底反射波信號不明顯;若樁基檢測的采樣檢測較小，則無法準確的識別樁基內部的缺陷部位、缺陷類別，根據樁基檢測的經驗可知，一般采用樁基長度的2～3倍作為樁基采樣頻率。

3、低應變測樁技術的工程應用

3.1現場測試

在低應變樁基的現場測試時，首先需要對樁基的端部表面進行預處理。在實際樁基測試中，需要鑿除樁基頂部的浮漿部分，以露出平整、新鮮的混凝土平面。然后利用角磨機對樁基混凝土端部進行打磨，打磨完成后，需要檢查打磨質量，再安裝加速度傳感器，樁頭表面打磨質量的好壞一定程度上影響樁基測試數據的準確性與可靠性。加速度傳感器安裝時，利用橡皮泥或凡士林等粘接在樁頂平面。待傳感器安裝完成、線路接通后，可用手錘敲擊樁頭，便可在顯示頻上顯示應力波傳遞曲線。

（1）離析與縮徑樁波形

在實際混凝土樁施工中，常發生混凝土離析現象而造成樁基出現曲線，或者由于鉆孔出現坍塌而使得鉆孔灌注樁出現明顯的縮頸。在低應變檢測時，應力波在樁體中向下傳播時，直達波在樁身混凝土出現離析部位反射。且縮頸樁的反射波形與離析樁的反射波形相似，一般情況下，比較難區別。

（a）樁底處混凝土離析? ? ? ?（b）中度縮頸，樁底離析

圖1 離析和縮頸樁基

（2） 斷樁波形

圖2為斷樁波形，從波形圖中可以發現，盡管波形沒有較為明顯的起伏，但是第一波形下滑相對較為明顯，從波形可判斷為樁基出現斷樁或者縮頸現象，經驗證得知該樁基發生斷樁現象。

（3）短樁波形

圖3為短樁波形，從應力波形圖中可知，該樁應力波樁底信號較為明顯，且該樁設計長度為21m，其波速遠超過平均波速，根據平均波速，可以判斷該樁基長度為17m，此波形判斷為短樁。

4、低應變反射波法檢測技術的注意事項

為了提高基樁完整性檢測工作質量，加快檢測工作進度，減少檢測工作失誤，需要采取一定的改善措施，以避免基樁完整性檢測工作中的問題。

4.1樁基完整性檢測設備的校準與維護保養

為了確保樁基低應變檢測結果與實際狀態相符，需要對低應變檢測儀進行定期的校準，特別是對于使用頻率相對較高，經常處于野外檢測的儀器，需要制定適宜的檢定校準計劃。同時，對于檢測儀器使用完畢以后，需要對檢定儀器進行維護保養，確保樁基低應變檢測儀器設備精度符合檢測要求。同時對于操作相對較為繁瑣的檢測儀器，需要定期開展操作技術培訓。保障操作人員均可以熟練掌握操作技能。

4.2提高檢測技術人員的檢測技能

由于樁基完整性檢測企業的技術門檻較低，在龐大的檢測行業發展的趨勢下，一些技術不滿足要求的人員紛紛進入檢測單位。雖然目前樁基工程施工過程中實行監理監督制度，但是一些施工現場的監理人員既無相關的資格，又不具備相應的基本常識，導致樁基施工質量存在一定的缺陷。因此，嚴格控制樁基檢測人員的技術能力，可以有效地避免質量不達標的樁基應用于工程中。

4.3檢測數據處理規范化

檢測數據是檢測過程進行的證據也是分析出具檢測結果的重要依據。為保證檢測數據的真實性及檢測數據分析過程的科學性，檢測機構應通過科學的管理手段對檢測數據加以控制。如檢測過程數據的記錄，避免只記錄檢測結果缺乏相關過程記錄。此外為保證真實可靠性檢測數據應嚴禁涂抹修改。再者，建立一套標準化的檢測數據處理系統可有效的防止檢測人員為得到某種檢測結果而隨意篡改過程數據的問題，從而根本上規范檢測數據的處理方法。

4.4檢測設備的定期檢定

低應變檢測設備的定時校準與維護保養是保持檢測設備檢測性能的長期有效方法。要求檢測設備負責人員應制定校驗計劃、維護保養計劃并按時完成。校驗工作嚴格按照國家規定進行，可在檢測機構內部完成的需要成立相應的檢測設備校驗部門。并進行專業的上崗培訓，確保校驗工作按時按質完成。需要送交國家相關儀器管理部門進行校驗的要及時送檢到位，確保儀器和設備滿足規定要求時再上崗使用。

5、結論

綜上所述，在低應變反射波法檢測樁基完整性中，利用布置在樁頂的反射波接收器可以接受反射波信號，并顯示在屏幕上，從而可以準確的判斷樁基結構的完整性，判斷樁基缺陷類別、缺陷部位，從而采取相應的解決對策，以保障橋梁樁基礎的承載能力。