低應變法在樁基檢測中的應用

任曉文 山西五建集團有限公司

1 前言

在實際建筑施工過程中有一個不容忽視的重要組成部分，那就是針對樁基的質量進行檢查。因為在建筑工程項目施工中有一項“隱蔽工程”，那就是樁基施工，同時樁基施工的質量也在很大程度上影響后續施工的工程質量。隨著近幾年建筑領域的研究推進，樁基檢測方法也日益豐富，建筑專家們也在尋找一種優質高效的樁基檢測方法，經過不斷嘗試，低應變反射波法成為了樁基無損檢測的一種方式，并且可以最大程度上確保樁基的質量[1-4]。

2 低應變反射波法原理

作為樁基檢測領域使用最廣的檢測方式之一，低應變反射法不僅能夠從多角度、多個方面進行全方位的樁基檢測，難得的是能夠保證樁基機構的完整性，因此成為了建筑領域應用較廣、性價比較高的樁基檢測方法。

2.1 檢測原理

根據“應力波”理論在實踐中的應用，建筑專家探索出低應變反射波法。這一方法在使用過程中具體原理就是檢測者通過對經由彈性桿平面所產生的不同應力波的波動進行檢測，從而能夠對混凝土結構建筑進行整體強度評測，并且能夠快速暴露出混凝土建筑中肯能存在的缺陷和隱患，該方法在建筑物樁基完工后對樁基質量進行檢測。

2.2 檢測方法

低應變反射波法操作方法，首先是檢測者對樁基本體的波阻抗情況進行計算，分析出波阻抗數據與樁基混凝土密度之間的關聯性，同時對關聯性變化曲線進行分析，從而判定樁基是否存在某些方面的問題。還有一種特殊情況，樁基上部的波阻抗與下部的波阻抗之間無差值時，檢測者會認為該樁基結構沒有明顯的質量問題，并且可以認為該樁基的內部結構比較均勻；若樁基的上部區域的波阻抗數值小于樁基下部區域的波阻抗數值，就可以初步認定該樁基的截面不合格，檢測者應及時再次查驗，避免樁基質量問題影響后續施工。

3 現場測試過程

3.1 準備工作

為了更好的應用低應變反射波法，并且為后續檢測及時發現樁基建設中可能存在的問題奠定基礎。樁基檢測工作的準備工作應從準備環節入手，檢測準備環節應結合實際工程的相關檢測參數制定專門的檢測流程，并且根據實際檢測工程需求選擇與檢測方案匹配的檢測裝置，從而更好的保證后續低應變反射波法測量結果準確性，能夠及時發現樁基結構中存在的質量問題。

3.2 檢測步驟

為了確保檢測設備的各項相關參數能夠符合后續檢測運行的需求，在開展有關樁基的檢測前，應全面檢查需要使用的設備運行情況。其次，為避免樁體表面附著雜物影響檢測結果，應簡單清理待檢測樁基樁體；在做好檢測準備工作后，在樁體的平整區域放置傳感裝置，并適量的觸擊傳感裝置，從而得到并記錄出該樁體的反射波曲線，通過對所記錄數據進行專業分析，得出該樁基質量的檢測結果。

3.3 檢測注意事項

根據樁基檢測原理，結合現場實際工作經驗，應注意以下方面，以確保檢測數據源頭及后續應用的準確性。

（1）在檢測前，應簡單清理擦拭待測樁基表面，確保其干凈無雜質。若待測樁基表面破損或者存在水滴以及其他雜質，應及時清理，避免后續檢測傳感裝置的數據出現偏差，進而影響后續的檢測效果。比如，在實際的檢測過程中，如果樁基上的“浮漿”與傳感裝置相連，后續檢測過程中就必然會出現反向脈沖，反向脈沖會影響樁基反射波傳輸，降低樁基檢測的結果的準確性。

（2）為了保證后續樁基檢測結果的準確性，在樁基檢測使用振擊錘進行錘擊的過程中，應根據事先選定的檢測方案選擇適宜的錘子，避免錘子所激發的的脈沖信號出現衰減。這一環節應保證振擊錘的能量產生的信號全部傳遞到樁基的頂部，提高檢測數據準確性。除此之外，在檢測空心樁基過程中，應保證擬進行振擊區域與振擊錘的安裝點成90°或以上的夾角，該方法可以最大程度確保后續檢測數據的準確性。

4 低應變波形針對不同樁基缺陷的解譯及特征

4.1 完整樁長的低應變波形解譯及特征

完整樁基樁長的低應變波形特征有利于對該項目樁基完整性有一個全面認識，對研究整個項目樁基的低應變波形特征有一定的參考價值。例如圖1為典型的完整樁低應變波形解譯結果，樁基基本參數：設計樁長為47.00m，樁徑1.0m，成孔工藝為鉆孔灌注樁。從圖中可以看出，完整的樁基波形圖能夠準確讀取樁底反射信號，樁身范圍內波形無反射信號，波形圖像清晰，只需簡單的做一下濾波處理或者無須處理，便可以得到檢測結果。

圖1 典型的完整樁低應變波形圖

4.2 擴徑樁的低應變波形解譯及特征

圖2為樁基低應變測試結果示意圖，該樁基結構參數：樁基采用C35水泥混凝土澆筑，設計樁長為6.7m，設計樁徑為1.1m，成孔工藝為人工挖孔。由于設計時，對樁基進行擴底，1.1m擴徑至1.3m，擴底范圍為樁頂以下5.9m～6.7m，需確定擴徑樁的成孔效果。從圖3中可以看出，整體樁基的波形連續且清晰，在擴徑位置5.9m處，有與震源波形反相位的波形到達，與設計擴徑位置一致。

圖2 某項目樁基低應變測試成果圖

圖3 縮徑樁的波形特征

4.3 縮徑樁的低應變波形解譯及特征

圖3為某項目樁基低應變檢測的結果圖，其基本資料為：樁基混凝土設計強度為C30，直徑為1000mm，長度為33m，采用鉆孔灌注樁成孔工藝。從圖中可以看出，整體波形連續，測試數據準確。同時在距離樁頂以下約6.8m位置處，出現一相位與震源波形相反的反射波形，并且為多次波，其波形在隨后的位置分別為13.6m、20.5m、32m，該處反射波形為縮徑樁的特征波形，因此推斷樁基此處為縮徑。大量的試驗研究表明，當樁基混凝土離析或者斷樁夾泥，也可能會出現多次波反射情況，根本原因就是波阻抗的變化。由于存在其他情況，需要采用鉆孔取芯的方法來進一步判斷是否為縮徑。經過后期鉆芯取樣驗證表明，在樁頂以下6.8m位置處，樁身直徑為800mm，在6.8～7.5m范圍內樁基混凝土由水泥砂漿和松軟的砂土混合組成。

5 結束語

根據本文論述，低應變法作為目前建筑領域最通用、最廣泛的具有檢測樁基完整性檢測手段，具有經濟、無損、便捷等優點。低應變法樁基檢測方法是一個無損的檢測方法，能夠有效降低施工成本和提高工程施工效率，樁基無損檢測涉及建筑結構的質量和安全，關系著竣工后建筑的使用，因此樁基完整性檢測越來越成為現階段樁基礎工程中重要內容。