低應變法在樁基完整性檢測中的應用研究

朱建文

（泰州中昱工程質(zhì)量檢測有限公司，江蘇 泰興 225400）

1 低應變法的檢測原理

低應變法在進行樁基檢測時，基于彈性傳播理論，設(shè)定樁身為一維均質(zhì)桿件具有連續(xù)彈性，采用樁基樁頂錘擊法產(chǎn)生應力波向下傳遞，引發(fā)樁身質(zhì)點的規(guī)律性震動，當應力波向下傳遞遇到樁身的缺陷部位，由于受到阻礙發(fā)生變化，即可判斷出樁身的缺陷位置。應力波通過樁身向下傳遞的過程中，會產(chǎn)生透射波和反射波。應力波從而形成新的質(zhì)點的振動也就是反射波。反射波通過樁身反方向傳遞回地面，樁身頂端的傳感器接收到反射波，就會形成反射波形，反射波形成為判斷依據(jù)，根據(jù)反射波形的參數(shù)進行推測，可以初步判斷出樁身缺陷的深度，樁身缺陷的類型要根據(jù)其相位和幅值進行推測才能得出[1]。

2 低應變法的檢測局限性及注意事項

2.1 低應變法的檢測局限性

在進行樁基完整性檢測中，低應變法檢測儀器簡單、便攜、操作不繁瑣，檢測費用低，而且檢測結(jié)果可靠性高等。但是，低應變法在進行樁基完整性檢測中也有局限性。

1.檢測結(jié)果對樁身缺陷不能全面地反映出來，只是提供參考，要靠人來判斷，評價不全面。低應變法對樁身只能做出有無缺陷分析和評價，目前，還不能準確地得出缺陷的大小形狀做出定性定量的綜合分析和評價。

2.低應變法會受到不同地質(zhì)條件的影響。采用低應變法進行樁基完整性檢測，在進行檢測之前，需要先掌握地質(zhì)條件、樁型類別，掌握不同的地質(zhì)與樁型的靜動對比系數(shù)，這一點的難度比較大。

3.低應變法檢測嵌巖樁時，樁身混凝土的阻抗與樁底巖質(zhì)阻抗接近，應力波傳遞到樁底時不會停止，而是繼續(xù)向下傳遞，一直到衰減為零，這就導致無法生成反射波形的情況。

2.2 低應變法在樁基完整性檢測中的注意事項

針對低應變法的檢測局限性，為了保證檢測結(jié)果的相對準確，降低其局限性給檢測工作的開展，帶來的影響，提高檢測結(jié)果的準確性和可靠性，采用低應變法要注意做好以下工作。

1.對檢測樁樁頭進行處理。進行檢測之前，先對樁頭進行處理，使用力棒激振基樁的樁頭，使表面平整和均勻，減少因為樁頭不平整對結(jié)果的影響，提高檢測結(jié)果的可靠性。因此，要安排工人對樁頭進行處理，去除混凝土浮漿，使樁頭平整、均勻。力棒激振樁頭的同時，在樁頭接收應力波信號。

2.基樁的混凝土強度必須達到標準要求。混凝土的強度如果不能達到標準，那么檢測工作就沒有實際意義，檢測信號也沒有效。因此，要低應變法對樁基完整性檢測的可靠性，就要讓混凝土先達到標準再做檢測。《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）中規(guī)定，樁基在接受檢測時，混凝土強度應當達到“設(shè)計強度的70%以上，應達到15MPa 以上”。在進行樁基完整性檢測之前，混凝土的齡期和強度要達到《規(guī)范》的要求[2]。

3 應用低應變法進行樁基完整性檢測的工程案例

3.1 工程概況

某高層建筑為綜合寫字樓，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上19 層，地下2 層。本工程為高層建筑，對樁基承載力要求高。采用預應力高強混凝土管樁式樁基。樁基建造以后，為檢測質(zhì)量是否達標，應用低應變法進行樁基完整性檢測。檢測儀器設(shè)備采用的是“武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的RS-1616K（S）型24 位浮點樁基動測儀”，傳感器是“朗斯測試技術(shù)有限公司LC0154TA 型內(nèi)裝壓電加速度傳感器”。傳感器安裝在樁頂，接收力棒激振產(chǎn)生的樁底部和樁之間的應力波，利用高新技術(shù)對多通道濾波以及指數(shù)放大進行數(shù)字頻譜分析，大幅度提高了樁基完整性檢測的信號噪聲比例，保證了檢測結(jié)果的可靠性和準確性。

3.2 檢測結(jié)果分析

通過對實際檢測反射波形的綜合分析，本工程的樁基結(jié)構(gòu)檢測的結(jié)果分為四類：Ⅰ類：樁身完整，無缺陷；Ⅱ類：樁身存在缺陷，缺陷輕微，對結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能不會造成不良影響；Ⅲ類：樁身有缺陷，缺陷比較明顯，影響結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能；Ⅳ類：樁身存在重大缺陷，必須進行施工處理。該綜合寫字樓應用低應變法進行樁基完整性檢測的管樁556 根，根據(jù)檢測結(jié)果對樁身的完整性判斷，得出結(jié)論：Ⅰ類樁基共計404 根，樁身完整，無缺陷，見圖2；Ⅱ類樁基共計106 根，樁身存在缺陷，缺陷輕微，見圖3；Ⅲ類樁基共計33 根，樁身缺陷比較明顯，見圖4；Ⅳ類樁基共計13 根，樁身存在嚴重，見圖5。

4 低應變法進行樁基完整性檢測的應用展望

低應變法在進行樁基檢測時，基于彈性傳播理論，設(shè)定樁身為一維均質(zhì)桿件具有連續(xù)彈性。在實際工作中，在樁基土的作用下，這一設(shè)定會受到影響。因此，要解決理論與實際不對應要從兩個方面加以改進。一方面，研究探索在三維模型中應力波的傳遞規(guī)律，從而獲得更接近實際工況的應力波數(shù)據(jù)；另一方面，可以探索人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論和小波信號的應用，以小波信號對樁身進行缺陷檢測和分類，提高檢測效率。

5 結(jié)束語

低應變法進行樁基完整性檢測在技術(shù)層面依然存在局限性，特別是在預應力高強混凝土管樁式樁基的檢測上，除了橫斷面存在的缺陷容易判斷外，縱向裂紋的判斷目前還沒有有效的措施。相信隨著信息技術(shù)與建筑行業(yè)的融合發(fā)展，未來的樁基檢測手段一定會更加的科學、完善。