建筑地基基礎檢測中低應變法的應用探析

邵宗貴

（甘肅嘉榮建設工程科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

地基基礎檢測主要包括地基承受力、變形指數、土質狀態等幾個方面，巖土施工前期，相關人員要做好建筑現場的詳細勘測工作，與物理力學試驗進行分析驗證，對實際地質情況做出準確評價。隨著建筑工程施工不斷發展，地基基礎檢測方式也備受關注，低應變法應運而生，對地基基礎檢測起到了促進作用，推動了建筑行業的發展進步。

1 低應變檢測概述

低應變法檢測主要是采用能量瞬態或穩態激振放方法在樁頂進行激振，實測樁頂的速度時程曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法（也叫瞬態激振時域頻域分析法）。

對于地基工程檢測來說，其檢測法不但設備簡潔、使用方便、后置處理功能設施強大，可以快速檢測樁基是否穩定，滿足多方面需求。將此方法應用于地基工作上可以快速分辨樁體的品質、完好程度、對樁身進行檢測是否存在欠缺之處或者詬病，以及損壞的具體程度，最后結果的牢靠性由以下幾方面決定：①實際施工場地是否符合檢測要求、檢測方法是否符合標準；②低應變法的后期軟件管理和分析是否精準。

2 低應變反射波法檢測基本原理

運用低應變法可以很好地對樁體進行低能量錘擊或電脈沖在樁頂進行振動，對樁頂部的振動速值進行測量，與波動理論進行結合來分析樁身完整性的一種檢測方法，在一維波動理論上把樁體當作是彈性連續桿，從頂部垂直激振產生彈性振動波。假如樁身自身出現差異，如柱身缺陷、斷裂等，反射波持續擴大將會從樁體傳輸到設備上，再經過有效的數據調整后就會獲得準確的反射信息，依次判斷樁身出現缺陷的具體位置，另外，樁身缺陷部位以一種過渡性變化展現，無劇烈的變異界面，那樁體的具體缺陷位置就很難從測試曲線看出，檢測結果將不準確。如地基巖石與樁基貼合過于緊密或樁基嵌入過于深，被測樁的檢測數據將會很難成立。樁身與周圍巖石的波阻抗差異范圍小，導致其在反射波曲線上無法辨別出樁底的反射波形；假如樁周圍巖石和土層阻力過大，又容易將樁身缺陷反射波力進行減弱或對消。在實施低應變法前，事先對工程樁體進行全面的檢測，之后進行荷載力的測試，如底面至室外垂直距離較大，只能等基坑開挖后才能對樁身進行完整性檢測，通過專業的檢測單位對樁身進行完整性抽樣檢測，并對樁身的具體情況進行判斷，對樁體的檢測數量不得低于總樁體的30%，如對這部分樁體進行抽檢時出現品質問題，或是部分地質樁體出現異常，為了對樁體進行全面性的了解，必須增加樁體的檢測數量。以樁身的完整性分類表對樁身完整性的類別測試實驗進行判斷（圖1）。

圖1 低應變檢測樁基完整性示意圖

3 建筑地基基礎檢測中低應變法的應用

3.1 低應變法地基基礎檢測的設備

目前來看，對地基進行低應變法檢測的主要設備為壓電式加速傳感器，要保證其檢測的精確程度，一般工作人員會將電壓設置在2 000 Hz之內，要根據實際情況進行調整，如遇到特殊情況，也可以對電壓進行臨時調控。速度的增加對比原始信號的積分后，速度波形上涵蓋了更多的高頻尖峰毛刺，頻譜能量的大小決定著毛刺數量的多少，因此，能量的強弱可以依據毛刺的數量進行區分，為了盡可能減小檢測結果的偏差，在進行相應檢測時，工作人員應盡可能避免對凹凸不平的地面進行敲擊，要對實際的表面情況進行勘察再進行敲擊工作，最大限度保證其檢測的精確性。

根據不同的地質特點，選擇不同的敲擊工具進行施工，在用錘頭進行敲擊時不同材質作用的力度范圍也會有所區別，所產生的力度范圍也會有所差異，一些特殊地質材料在敲擊時不容易被設備完全探測到，這就會導致精確度出現誤差，為了不影響檢測的準確性，在進行敲擊前，首先要對實際施工地質情況進行比較，再選擇合適的敲擊材料組成錘頭進行施工，確保脈沖的沖擊恰到好處。一般涵蓋以下幾點：①動測儀；②速度傳感器；③激振力棒；④激振力錘，具體內容見表1。

表1 所需儀器及相關設備參數

3.2 低應變法在建筑地基基礎檢測中的方法

在檢測工作開展時，一般都是以傳統的錘擊作業為主，進行低應變法測試。但采用傳統的錘擊法會給檢測工作帶來難度的提升，因此，不斷優化相關檢測方法，運用省時省力的有效措施提升檢測工作效率。在具體實踐活動當中，聲波的激發手段通常是先借助于水鉆開展鉆孔作業，緊接著再做好以下兩個部位的安裝工作：①做好鋼板梁的安裝工作；②做好傳感器的安裝工作（見圖2）。

圖2 既有建筑樁基低應變現場檢測示意圖

3.3 確保低應變法應用效果的有效手段

（1）相關人員應當在進行檢測的前期階段做好充分的準備工作，樁頂接觸面要在干凈整潔的環境下，最好將樁頭表面的雜質和浮沉進行清理，混凝土表面要以外露狀態呈現，對于妨礙檢測的裸露鋼筋也要進行切割，要確保樁頂和樁周線保持垂直狀態，在進行預應力管柱檢測前期，如樁頭法蘭盤和樁身進行緊密相接，就不必進行再次處理，如若不然，可以將樁頭進行切割、清潔整理。

（2）從根源上加強低應變檢測的牢固性和真實性，在檢測的同時，應提供與之相符的平面設計圖，這樣當樁基發生品質問題時，可以適當降低由于樁基質量問題給整體樁基工程帶來的不利影響。

（3）以樁長的建設來說，主要為樁頂到樁底部的施工柱子長度，就樁身的橫截面來說，是施工的所需橫截面積，有關人員對時域波形進行相關記錄時，其時間段長度需要保持在2 L／c時刻后持續大于5 ms；可以對同品類基樁進行充分結合達到對樁身的波速要求，實現科學設計，無論是針對時間間隔，還是采樣的射頻頻率，都要依據樁長、樁自身的波速值進行科學選取，必須利用各種辦法讓時域信號采樣的點數控制在1 024之內，后續還要與計量檢測報告的結果進行結合，科學設置傳感器。

（4）專業人員在對低應變信號進行采集時也要時刻關注傳感器安裝裝置和樁面是否保持垂直狀態，確保電路元件或電網絡緊密相連，選擇激振力錘進行工作最為合適，以寬脈沖和低頻方法為主，才能及時得到樁身底部缺陷的具體反射信號；以窄脈沖和高頻方式工作時，即可得到樁身上的缺陷反射信號。在對灌柱樁進行鉆孔時選擇以樁中心位置作為激振點最為適宜，之后在距離樁中心的2/3半徑處設置傳感器，對管樁的施加壓應力的激振點來說，測試傳感器的設置位置一定要同時作用于與之相符合的平面上，樁中心連接衍生出來的夾角最好為90°，最后必須檢查激振點與測量傳感器的設置位置是否是在樁壁的1/3處。

（5）對激振方法必須進行科學的確定才可以從根源上提升低應變法的實施效果，將小能量激振進行合理應用，才能有效提升檢測分辨率。

（6）在進行低應變法的檢測時，專業人員必須采取針對性措施使基樁可以進行多次測量工作，才能達到低應變法應用水平的提升，可以有效預防測試結果的偏差幾率，一定程度上降低了因多種不良因素導致測試結果的不可靠性。

4 低應變法檢測中的注意事項

4.1 檢測設備相關事項

檢測設備的質量直接影響著低應變法的檢測精準性，在運用低應法檢測之前就要對檢測設備進行相關檢查事宜。第一，要對檢測的實際場地進行勘察，如發現積水現象就要將積水進行清除處理，因為現場積水會讓地基吸收水分，而土質在吸收水分的同時進行低應變法測量會導致產生的反射波幅度過小，從而測量數據將會具有不確定性；第二，要做好前期的設備質量檢查工作，因為在低應變法進行測量時會頻繁使用檢測設備，雖然低應變檢測所需的時間較短，但是對設備的要求是非常高的，設備不能出現老化或破損情況，如這種情況真的存在，那檢測的精準度一定會下降，所以在檢測之前進行設備檢查是非常有必要的。

4.2 計算結果分析

在初期進行低應變法的測試數據只是反射波數值，初期檢測數據不能完全反映出地基基礎的全面性，還要進行精密的計算，依據反射波數據與地基基礎全面性結合進行判斷，另外，按照得到的數據進行計算時會因計算數據龐大或是反射波中出現的部分無用數據導致計算的結果準確度有所偏差。對于此現象，要對檢測結果中可利用的數據進行選擇，對數據得出的最高或者最低值進行對比，選取平均值規避無用的數據帶來的干擾，最后計算結束時得出的結果必須再次進行檢驗，以最后確定的精確數據應用到工程中。

4.3 數據完整性

進行低應變檢測時呈現的狀態為曲線形態時，如其中一個環節數據失準將會導致部分數據缺乏的現象，無法得到全面的數據，直接導致計算的精準性降低。要保證反射波的數據完整以外，對地基基礎施工的實際地質條件也要確保完整，因為地質要求和地基基礎形態有著直接關系，可以借此對地基基礎形態的類別進行分析，與反射波得出的數據進行結合才能進一步保障檢測結果的精準性。另外，在低應變檢測時必須時刻關注設備是否在工作狀態，一旦設備有放松狀態將會直接導致設備運轉工作終止，得出的檢測數據將會不完整，包括要對檢測中出現的外力干擾進行剔除，避免干擾檢測數據準確性。

5 結束語

低應變法在社會發展的長河中逐步應用廣泛，在大小建筑工程中都有它的身影，對于低應變反射波的技術運用可以有效得出地基基礎樁的準確信息，從而使地基基礎的穩固性得到很大的保障。另外，在對地基建設過程中，地基檢測應該慎之又慎，因為這關乎著連線接頭和信號線的安全性，在低應變法使用的過程中應當小心謹慎，避免出現差錯。