吳　廣

摘要:反射波法樁基低應(yīng)變動測作為樁身完整性無損檢測的一種方法，在樁基檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合樁基施工中存在的質(zhì)量問題，通過反射波法的理論依據(jù)、局限性，淺析了如何正確運(yùn)用此法對樁基工程成樁檢查質(zhì)量進(jìn)行評價。

關(guān)鍵詞:基樁 反射波法 樁身完整性 質(zhì)量評價

0 引言

在基礎(chǔ)工程中，樁基礎(chǔ)以其承載力大、地層適應(yīng)性強(qiáng)、施工方便、工藝成熟等特點(diǎn)，而被廣泛采用。而樁基工程中又以各種形式的灌注樁為主，這不僅是因為灌注樁施工進(jìn)度快、經(jīng)濟(jì)效益好，而且能適應(yīng)于各種地形地質(zhì)條件和各種土工構(gòu)筑物對基礎(chǔ)承載力的需要，因而使用范圍很廣。樁基礎(chǔ)在施工中，灌注樁屬地下隱蔽工程，施工工藝復(fù)雜，由于多種原因易出現(xiàn)夾泥、離析、縮頸、擴(kuò)頸，甚至斷樁等情況，且不容易被發(fā)現(xiàn)。

1 樁施工中的質(zhì)量問題主要可歸結(jié)如下

1.1 樁身混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計要求，導(dǎo)致原因大致為：①不按規(guī)定配比制備混凝土；②澆注過程由于涌水或?qū)Ч軡B水導(dǎo)致混凝土稀釋；③由于運(yùn)輸或澆注過程導(dǎo)致混凝土離析；④由于坍落度過大和易性差或攪拌后防止時間太長。

1.2 樁身結(jié)構(gòu)不完整，諸如夾泥、空洞、露筋斷樁、縮頸及擴(kuò)頸等。產(chǎn)生原因有：①混凝土澆注導(dǎo)管初始位置距孔底距離過大，或拔管太快，或坍孔（鉆孔沖孔樁）；②混凝土太稠導(dǎo)致空洞，樁身不密實(shí)；③孔位歪斜或鋼筋籠未綁墊塊或鋼筋籠彎曲等導(dǎo)致漏筋；④ 施工中停電或其它原因停機(jī)使?jié)沧⒉贿B續(xù)導(dǎo)致斷樁；⑤拔管太快導(dǎo)致縮頸或斷樁。⑥樁底沉渣太厚，孔壁附著泥皮太厚。

1.3 預(yù)制樁主要問題有樁身折斷、開裂，樁入土深度不符合設(shè)計要求，其原因主要有：①樁身接頭焊接不良，或樁尖貫入遇到障礙物彎曲變向，打入時折斷等；②樁身混凝土標(biāo)號低，或撞擊次數(shù)太多導(dǎo)致破裂；③由于撞擊能量偏小無法貫穿硬夾層是入土深度達(dá)不到要求。我國《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》JGJ/T93—95的發(fā)布實(shí)施，使得基樁低應(yīng)變動力檢測工作有據(jù)可依。在中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003中，反射波法低應(yīng)變檢測作為基樁完整性檢測的重要方法得已進(jìn)一步明確。反射波法可對樁基工程質(zhì)量進(jìn)行普查，有利于整個樁基工程的質(zhì)量控制，完全可以作為樁基工程成樁檢查質(zhì)量的一種有效方法，能為成樁質(zhì)量評價提供依據(jù)。如何正確理解反射波法的適用范圍，明確反射波法本身的局限性，在檢測中減少誤差，進(jìn)一步提高結(jié)論的準(zhǔn)確性顯得尤為重要。

2 反射波法理論依據(jù)

反射波法檢測樁身質(zhì)量是依據(jù)應(yīng)力波在一維均勻彈性直桿中的傳播機(jī)理，通過分析應(yīng)力波在樁身混凝土中的傳播特點(diǎn)來對樁身的完整性進(jìn)行判別的一種方式。該法以手錘（棒）撞擊樁頂，產(chǎn)生一縱向應(yīng)力波信號沿樁身傳遞，由加速度計（或速度計）拾取樁身缺陷處引起的反射波，由此判定樁身完整性，并有波速判斷混凝土質(zhì)量，該法檢測設(shè)備簡單，具有快速、無損等優(yōu)點(diǎn)。但由于存在縱波反射信號以外的信號成分及樁周土的影響，響應(yīng)曲線判讀困難較大。有兩個以上缺陷時，第一缺陷部位以下的缺陷較難判斷。

3 反射波法的局限性

反射法本身的局限性在許多情況下是影響結(jié)論準(zhǔn)確性的重要因素，它在以下幾個方面存在不可逾越的障礙：①僅測出廣義波阻抗的相對變化，可以區(qū)分縮頸類與擴(kuò)頸類，也可以計算缺陷位置，但卻不能確定缺陷性質(zhì)、缺陷方位。②缺陷程度的定量分析很難達(dá)到理想效果，目前定量分析仍僅僅停留在指導(dǎo)階段，缺陷程度也只能定性給出。③波速與振源頻率和混凝土強(qiáng)度間的關(guān)系無法準(zhǔn)確給出，尚無理想的波速計算公式，而依據(jù)施工樁長計算波速的辦法存在很多具體問題，因此缺陷位置的判斷仍只能保證10%的誤差。④將加速度計長徑比超過一定限度的樁、極淺部或太小的缺陷，應(yīng)力波反射法無法正確測量?，F(xiàn)有的測試?yán)碚摵图夹g(shù)都難以解決這些問題。高頻信號傳不下去，測試范圍有限；低頻信號分辨率不夠，容易形成繞射，漏判缺陷等等。⑤樁身存在多個缺陷時，深部缺陷容易誤判。

4 正確采集反射信號

對檢測結(jié)果進(jìn)行評判的主要依據(jù)是應(yīng)力波沿樁身傳遞過程中的反射信號。如何采集到正確合理的響應(yīng)信號依賴于正確的試驗技術(shù)及采取相應(yīng)的試驗手段，有以下幾方面內(nèi)容：

4.1 信號激振是檢測工作的重要環(huán)節(jié)之一，對激振的要求有三點(diǎn)：①產(chǎn)生一定能量的應(yīng)力波沿樁身傳遞；②激振信號的脈沖寬度需要人為加以控制。不同寬度的激振脈沖，對樁身不同部位（淺部、深部）的反射波信號的拾取有明顯的影響。對于樁淺部反射波要求脈寬較窄，樁深部要求脈沖較寬。錘擊力的脈沖寬度取決于錘的幾何尺寸、重量及錘頭材料。試驗中應(yīng)根據(jù)不同的要求加以選擇；③激振應(yīng)避免產(chǎn)生雜波信號，其錘擊效果較大程度取決于試驗人員的經(jīng)驗。為獲得窄脈沖激振，可采用一種鋼筒鞭炮激振方式。

4.2 信號采樣頻率選擇應(yīng)滿足采樣定理。

4.3 濾波技術(shù)的合理應(yīng)用能明顯地改善試驗效果。試驗中樁頭傳感器所接收到的信號不僅有縱波反射波，同時也接收到了直達(dá)波及其它隨即雜波等信號，使反射波信號受到干擾。用電子陷波器原理研制出的一種測樁專用陷波器，能有效地陷除直達(dá)波及與反射波信號無關(guān)的頻率成分，使反射波信號清楚﹑直觀，樁底反射波信號增強(qiáng)。

4.4 當(dāng)樁淺部存在較嚴(yán)重的缺陷時，其缺陷以下的樁身情況較難測出，采用陷波手段使頻率分解的方法，可明顯增強(qiáng)樁淺部以下的反射波強(qiáng)度。

4.5 傳感器的選用及安裝直接影響波形效果。選用時主要應(yīng)考慮頻率響應(yīng)及靈敏度是否滿足要求。樁淺部缺陷側(cè)重考慮頻率響應(yīng)，一般應(yīng)達(dá)10KHZ。樁深部反射波提取，主要應(yīng)考慮靈敏度指標(biāo)，速度計應(yīng)優(yōu)于300mv/s，加速度計應(yīng)優(yōu)于100mv/g。對于較長樁的樁底反射波的提取，應(yīng)選用靈敏度加速度計。

5 反射波法低應(yīng)變動測注意的問題

為了準(zhǔn)確地分析和對樁身質(zhì)量的評價，測試與處理完成后有必要做到以下幾點(diǎn)：①結(jié)合地質(zhì)資料、施工記錄進(jìn)行分析。施工工藝及外因控制等對基樁的完整性以及缺陷類型影響很大。預(yù)制樁、人工挖孔樁不可能縮頸，許多質(zhì)量事故都發(fā)生在流水處或地層變化處，急劇變化的地層本身也會產(chǎn)生回波等等。查看地質(zhì)資料對確定缺陷部位、排除地層影響很有必要。②利用定量分析幫助多缺陷和缺陷程度的確定。雖然定量分析本身尚有許多欠缺，但由于它分析了應(yīng)力波在樁身傳播的詳細(xì)過程，只要樁土參數(shù)選取合理，對樁體質(zhì)量的分析和判定起到很重要作用。③綜合分析同一工程的所有被測樁。單獨(dú)分析一根樁，不能全面衡量整個工程情況，有時非常危險。同一工地的地質(zhì)和施工狀態(tài)大多相似，尋找各被測樁之間的共性，再分析每一根樁是提高分析效果的有效手段。有條件的單位甚至可以在每個工程施工時監(jiān)督嚴(yán)格要求施工的標(biāo)準(zhǔn)樁，用于校核各種分析用數(shù)據(jù)，提高分析準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語

反射波法樁基質(zhì)量檢測技術(shù)仍處在發(fā)展階段，還有一些問題需要進(jìn)一步加以研究。如難以對缺陷的程度加以定量的評判；樁周地質(zhì)層的變化而形成的反射波其規(guī)律特征不很明確；很強(qiáng)的樁周土阻力會增大應(yīng)力波向樁周土的投射能量，使樁深部的信息難以獲取；樁的承載力不能確定等等?？傊?，只有通過廣大科技人員及工程技術(shù)人員的不斷努力，才能使該項檢測技術(shù)不斷達(dá)到新的水平。

參考文獻(xiàn)：

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