隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，基樁檢測(cè)作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。本文簡(jiǎn)要的分析了反射波法的工作原理和技術(shù)要點(diǎn)，并通過(guò)反射波法在各種類型基樁檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)了測(cè)試中常見(jiàn)的問(wèn)題及注意事項(xiàng)。

　　《華中建筑》核心建筑期刊征稿，創(chuàng)刊于1983年，是湖北省人民政府國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)主管，中南建筑設(shè)計(jì)院和湖北省土木建筑學(xué)會(huì)主辦，系大型綜合性建筑學(xué)術(shù)期刊，其宗旨在于：在黨的“一個(gè)中心、兩個(gè)基本點(diǎn)的基本路線指引下，發(fā)掘發(fā)揚(yáng)中華民族的優(yōu)秀建筑文化遺產(chǎn)，傳播交流我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作、科研、教學(xué)及建設(shè)成就，為探索中國(guó)建筑發(fā)展的道路，促進(jìn)中國(guó)新建筑流派的孕育成長(zhǎng)和豐實(shí)，推進(jìn)中國(guó)新建筑文化的開(kāi)拓和發(fā)展而努力。

　　前言

　　上世紀(jì) 80 年代，我國(guó)樁的動(dòng)測(cè)技術(shù)就已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)踐中了， 經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展， 低應(yīng)變法檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。 目前， 采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)的工程實(shí)際上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他動(dòng)測(cè)樁方法， 如聲波透射法及高應(yīng)變法等， 而且， 在大量的檢測(cè)實(shí)例中， 雖也有主觀和客觀原因造成誤差稍大或個(gè)別誤判的情況，但絕大多數(shù)檢測(cè)結(jié)果表明， 低應(yīng)變法對(duì)基樁樁身完整性的檢測(cè)具有相當(dāng)高的可靠性。

　　一、反射波法檢測(cè)的基本原理

　　基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)反射波法的基本原理是在樁身頂部進(jìn)行豎向敲擊， 給樁頂一個(gè)能量， 由此在樁中產(chǎn)生的應(yīng)力波沿樁身以縱波速度 Vp 向下傳播， 應(yīng)力波通過(guò)樁的阻抗 Z 變化界面 (如樁底、 斷樁和嚴(yán)重離析等部位) 或樁身截面面積變化 (如縮徑或擴(kuò)徑) 部位時(shí)將產(chǎn)生反射波，對(duì)接收到的反射波數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)放大、 濾波等處理，可識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信息，根據(jù)波形特征和實(shí)測(cè)波速分析并結(jié)合樁砼養(yǎng)護(hù)齡期及設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度等綜合指標(biāo)來(lái)判斷樁身的完整性、缺陷性質(zhì)、 缺陷部位及混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

　　二、各種常見(jiàn)樁型易產(chǎn)生缺陷種類的分析

　　2.1 混凝土灌注樁

　　在施工過(guò)程中， 如混凝土澆注不連續(xù)， 攪拌不均， 水灰比過(guò)大， 導(dǎo)管漏水或地層穩(wěn)定性較差， 就會(huì)產(chǎn)生樁身質(zhì)量問(wèn)題， 如斷樁、 離析、 夾泥或縮頸等。

　　2.2 人工挖孔灌注樁

　　如施工不當(dāng)， 孔內(nèi)護(hù)壁漏水， 積水過(guò)多或是地層不穩(wěn)定時(shí)， 就會(huì)產(chǎn)生樁身質(zhì)量問(wèn)題， 如離析、 膠結(jié)不良、 強(qiáng)度降低或是塌孔產(chǎn)生斷樁。

　　2.3 混凝土預(yù)制樁

　　在未達(dá)到樁底標(biāo)高， 遇到地層強(qiáng)度較大時(shí)，在錘擊力的作用下，易在樁身接口焊接處開(kāi)裂， 甚至造成樁頭破碎。

　　2.4CFG 樁

　　由于沒(méi)有鋼筋是素混凝土樁， 樁體呈脆性， 如果開(kāi)挖不當(dāng)?shù)脑挘瑯扼w會(huì)產(chǎn)生裂紋甚至斷裂。

　　三、典型實(shí)測(cè)曲線

　　由于樁身缺陷種類復(fù)雜， 判斷樁身缺陷存在與否， 需分辨實(shí)測(cè)曲線中有無(wú)缺陷的反射信號(hào)及分辨樁底反射信號(hào)。下面通過(guò)對(duì)樁身各種常見(jiàn)缺陷的反射波特征， 結(jié)合一些典型的實(shí)測(cè)波形，對(duì)反射波實(shí)測(cè)曲線的解釋方法介紹如下：

　　3.1 完整樁的波形曲線分析

　　當(dāng)樁身完整時(shí)，僅存在唯一的反射界面，即樁底反射面，在條件較好的情況下，可以得到明顯的樁底反射波。某工程為人工挖孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)大于 7m，實(shí)測(cè)樁長(zhǎng) 7.5m，樁徑 800mm， 波速C 為 3757m/s。此時(shí)， 可以利用波速 C、 反射時(shí)間 t 和樁長(zhǎng) L 三者之間的關(guān)系來(lái)估算樁長(zhǎng)或速度，進(jìn)而根據(jù)波速與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系來(lái)評(píng)估樁身混凝土的強(qiáng)度,樁混凝土強(qiáng)度 C25。

　　3.2 斷裂樁的波形曲線分析

　　在樁身斷裂處,其反射系數(shù) R=1,即在樁身斷裂處發(fā)生全反射。 當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)反射波時(shí),應(yīng)判別它是同一缺陷面的多次反射,還是樁間多處缺陷的多層反射。前者,即缺陷反射波在樁頂面與缺陷面間來(lái)回反射,其主要特征是反射波至?xí)r間成倍增加,反射波能量有規(guī)律遞減;后者往往是雜亂的,不具有上述規(guī)律性,且樁底反射信號(hào)很難見(jiàn)到。

　　3.3 離析或膠結(jié)不良樁波形曲線

　　在樁身離析和膠結(jié)不良時(shí)由于波速發(fā)生改變, 使得波的頻率也發(fā)生變化，其高頻成分衰減較快， 使得波形變得平坦， 至于是由離析還是膠結(jié)不良引起，則要結(jié)合施工時(shí)的情況和地質(zhì)報(bào)告等輔助資料來(lái)加以區(qū)分。

　　3.4 嵌巖樁的波形曲線

　　對(duì)嵌巖樁，如果樁底沒(méi)有浮渣或浮渣比較少，樁和基巖接觸良好， 則樁底反射信號(hào)不明顯，但經(jīng)過(guò)指數(shù)放大等技術(shù)處理，有時(shí)可以見(jiàn)到一反相反射信號(hào); 如果樁底浮渣較多，有時(shí)可以看到一同相反射波出現(xiàn)， 由于浮渣對(duì)波的吸收較強(qiáng)，有時(shí)也很難見(jiàn)到反射信號(hào)。

　　四、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中的注意事項(xiàng)

　　4.1 激振問(wèn)題

　　理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，激振技術(shù)是反射波法完整性檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)。在檢測(cè)時(shí)，通常使用瞬態(tài)激振， 最簡(jiǎn)單的方法是用手錘或力棒激振。在檢測(cè)時(shí)提高激振脈沖波的頻率， 可以提高分辨率; 但高頻波對(duì)長(zhǎng)樁不易獲得樁底反射，因此應(yīng)該用頻率較低的脈沖波來(lái)獲得樁底反射， 再用高頻波來(lái)檢測(cè)樁身上部的缺陷。 另外一個(gè)要注意的問(wèn)題是激振的能量要適中， 并不是能量越大越好。激振時(shí)要干脆、利索，以使每次的激振波形基本一致， 有利于對(duì)比分析。

　　4.2 傳感器與粘結(jié)劑的選擇

　　傳感器是基樁檢測(cè)的 "眼睛" ， 它的頻響特性、 阻尼大小、 靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍等對(duì)實(shí)測(cè)波形的影響非常大。反射波法對(duì)傳感器有特殊的要求， 因此傳感器的量程范圍和動(dòng)態(tài)范圍要足夠?qū)挘?要有較高的靈敏度，有良好的阻尼特性。在通常情況下， 我們可用不同特性的傳感器多測(cè)幾組曲線， 通過(guò)對(duì)比進(jìn)一步提高分析精度。

　　在傳感器性能較好的情況下， 必須選擇好的粘結(jié)劑， 使傳感器與基樁得到較好的耦合。 目前常用的粘結(jié)劑有石膏粉、 橡皮泥、 蛇皮膏、黃油等。在這些粘結(jié)劑中， 石膏粉粘結(jié)的耦合頻率較高， 而后幾種的耦合頻率較低。應(yīng)該注意的是， 當(dāng)樁頭較濕時(shí)， 采用橡皮泥和蛇皮膏粘結(jié)劑粘結(jié)的效果不是很好，此時(shí)最好用石膏粉。

　　4.3 樁頭的處理

　　灌注樁的樁頭往往有一定厚度的浮漿，特別是人工挖孔灌注樁，浮漿嚴(yán)重影響檢測(cè)效果， 因此在檢測(cè)時(shí)必須將浮漿打掉， 同時(shí)保持樁頭平整。此外， 預(yù)制樁在貫入過(guò)程中樁頭可能產(chǎn)生破損， 灌注樁在破除浮漿時(shí)也可使樁頭產(chǎn)生破碎， 使彈性能量快速衰減， 嚴(yán)重時(shí)使激發(fā)的脈沖波不規(guī)則， 嚴(yán)重影響檢測(cè)效果， 甚至造成誤判現(xiàn)象。 因此，在檢測(cè)時(shí)必須格外注意樁頭情況。

　　4.4 輔助資料的收集

　　在進(jìn)行基樁檢測(cè)時(shí)應(yīng)該注意輔助資料的收集。輔助資料包括巖土工程勘察報(bào)告、 灌注樁的成孔工藝、成樁機(jī)具和工藝、 樁基施工記錄及開(kāi)挖情況等。結(jié)合輔助資料來(lái)分析樁身的缺陷類型。

　　4.5 提高信號(hào)判讀的正確性

　　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)， 采集的信號(hào)是否可靠直接影響樁身完整性的判定。應(yīng)在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)對(duì)信號(hào)是否可靠作出判斷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)查明原因采取措施后重測(cè)。觀察不同的傳感器或不同的激振點(diǎn)所獲得的時(shí)域波形， 主要特征是否相同，特別是頻域共振峰的特征是否相同。在瞬態(tài)激振試驗(yàn)中， 重復(fù)測(cè)試的次數(shù)應(yīng)大于 4 次， 若這些特征都是基本相同，說(shuō)明信號(hào)充分反映了樁身情況，分析時(shí)就不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)判和漏判。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　總之，應(yīng)用基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法檢測(cè)樁基礎(chǔ)的成樁質(zhì)量簡(jiǎn)變、快捷可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量而且復(fù)雜的的工作，是微波電子檢測(cè)技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在土建工程實(shí)際應(yīng)用取得良好效果的又一典范。但需要注意的是綜合分析同一工程的所有被測(cè)樁， 同一工程的地質(zhì)和施工狀況大致相同， 通過(guò)尋找被測(cè)樁之間的共性， 再來(lái)分析每一根樁的情況， 這往往能有效地提高分析準(zhǔn)確度。如果僅僅分析一根樁， 而不對(duì)整個(gè)工程的情況進(jìn)行了解，很容易產(chǎn)生判斷錯(cuò)誤。 因此，要求檢測(cè)人員不但掌握檢測(cè)方法的基礎(chǔ)理論， 熟悉儀器操作及數(shù)據(jù)采集， 了解測(cè)試方法的局限性， 還必須注重實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，有豐富的經(jīng)驗(yàn)才能做出正確的判斷。

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