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(山西交設(shè)巖土工程有限公司，山西 太原 030006)

引言

基樁低應(yīng)變檢測(cè)方法中用于檢測(cè)樁身完整性的方法有反射波法、機(jī)械阻抗法、水電效應(yīng)法，目前普遍采用的是反射波法，其基本原理是在受檢樁樁頂施加一個(gè)豎向的激振力，彈性波沿著樁身向下傳播，如果樁身某處材質(zhì)存在明顯差異的界面或樁身的截面積發(fā)生了變化(如擴(kuò)徑、縮徑)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射波，后經(jīng)儀器的接收、放大和濾波處理等，就能識(shí)別樁身不同部位的反射信息，然后通過(guò)對(duì)這些反射信息進(jìn)行分析、計(jì)算，來(lái)判斷樁身混凝土的完整性以及缺陷的位置及程度。低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性已經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用，加之該方法操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高，在工程基樁檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，為樁基工程質(zhì)量提供了重要保障。目前，常用的是中科院武漢巖土力學(xué)研究所中科智創(chuàng)巖土技術(shù)有限公司生產(chǎn)的RSM-PRT(T)基樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀，我們?cè)跈z測(cè)過(guò)程中采集到過(guò)各種各樣的數(shù)據(jù)，通過(guò)不斷地總結(jié)和學(xué)習(xí)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，以下就檢測(cè)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)的一些主要影響因素進(jìn)行探討。

1 樁頭處理

在使用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)混凝土灌注樁的過(guò)程中，樁頭混凝土的處理對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)有很大影響。根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)鑿掉樁頭松動(dòng)的浮漿或松散、破損部分，直至露出堅(jiān)硬的新鮮混凝土表面，敲擊點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)打磨平整，樁頭干燥，并且斷開(kāi)樁與墊層的連接。其中經(jīng)常遇到的是樁頭松散，從動(dòng)測(cè)曲線上得到的是一組毫無(wú)規(guī)則的、失真的曲線(如圖1所示)，其實(shí)在檢測(cè)過(guò)程中根據(jù)錘擊的響聲就基本可以判斷樁頭的情況。此外，對(duì)于混凝土灌注樁，尤其是水下灌注的長(zhǎng)樁，樁頭浮漿一般較厚，這時(shí)如果樁頭的浮漿未被鑿掉，對(duì)所得檢測(cè)曲線會(huì)有很大的影響，主要因?yàn)楸砻娴母{對(duì)應(yīng)力波的吸收較大，致使傳到樁身的應(yīng)力波能量衰減，當(dāng)樁身有缺陷時(shí)，缺陷位置的反射波變得很小甚至完全測(cè)不到缺陷反射波，從而影響到對(duì)樁身完整性的判定。

圖1 基樁動(dòng)測(cè)實(shí)測(cè)波形

2 傳感器的安裝

(1)在低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性的過(guò)程中，傳感器的安裝對(duì)采集的信號(hào)影響較大。首先，傳感器的安裝位置應(yīng)選擇在樁面新鮮、密實(shí)的混凝土處，并磨成大小合適的平面，平面應(yīng)與樁身軸線基本垂直；其次，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中要檢查傳感器的安裝是否與樁面完全耦合，是否與樁身軸線平行以及安裝的位置是否避開(kāi)了鋼筋籠的主筋(其目的是減少主筋對(duì)檢測(cè)信號(hào)的干擾)。另外，經(jīng)常有檢測(cè)人員為了測(cè)試簡(jiǎn)便，會(huì)少用耦合劑或不用耦合劑，最后導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)振蕩很明顯，不利于對(duì)基樁的分析判斷(見(jiàn)圖2)。

圖2 傳感器與樁面耦合情況實(shí)測(cè)波形

(2)根據(jù)受檢樁樁徑適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)(傳感器安裝位置)，并沿樁圓周均勻分布。若受檢樁樁身局部存在缺陷，各測(cè)點(diǎn)(傳感器安裝位置)所測(cè)試的波形曲線會(huì)不盡相同，此時(shí)也應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)，反復(fù)檢測(cè)，以獲得較多的實(shí)測(cè)曲線，便于對(duì)缺陷的位置及程度進(jìn)行定性、定量的分析和判定。

總之，在測(cè)試過(guò)程中傳感器的安裝是否合格、規(guī)范對(duì)測(cè)試結(jié)果會(huì)有很大影響，此項(xiàng)工作非常重要，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作，以獲得較準(zhǔn)確的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，在判定樁身完整性時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)漏判、誤判的情況。

3 激振點(diǎn)及錘擊振源

3.1 激振點(diǎn)

激振信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)采用低應(yīng)變反射波法測(cè)試時(shí)的信號(hào)采集同樣影響很大，激振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中心，對(duì)于實(shí)心樁的測(cè)試，錘擊要垂直于樁面，以減少敲擊時(shí)的水平分量，錘擊點(diǎn)應(yīng)平整，錘擊干脆，形成單擾動(dòng)。

3.2 錘擊振源

在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中遇到的樁長(zhǎng)不盡相同，對(duì)于低應(yīng)變反射波檢測(cè)法來(lái)講，既要測(cè)到基樁的完整的信號(hào)，還要能對(duì)信號(hào)中懷疑有缺陷的位置進(jìn)行識(shí)別、分析，所以選擇一款合適的錘擊振源就顯得尤為重要。

瞬態(tài)激振通過(guò)改變錘的質(zhì)量及錘頭材料，可以改變沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成分，如圖3所示。

圖3 錘頭材質(zhì)實(shí)測(cè)波形對(duì)比

錘頭質(zhì)量較大或剛度較小時(shí)，入射波脈沖較寬，以低頻成分為主，當(dāng)錘擊力大小相同時(shí)，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合獲得長(zhǎng)樁樁底信號(hào)或?qū)ο虏咳毕莸淖R(shí)別。錘頭較輕或剛度較大時(shí)，入射波脈沖較窄，含高頻成分多，較適宜對(duì)樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。錘擊振源適應(yīng)情況對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 錘擊振源適應(yīng)情況對(duì)比

采用低應(yīng)變反射波法測(cè)樁時(shí)，應(yīng)多準(zhǔn)備幾種材質(zhì)、質(zhì)量的錘頭，不能一成不變地使用一種錘頭，根據(jù)對(duì)樁的不同檢測(cè)目的而選用不同的錘擊振源。在同一工地中基樁施工工藝、混凝土配合比、地質(zhì)條件基本相同，在開(kāi)始測(cè)樁時(shí)應(yīng)隨機(jī)抽取部分基樁進(jìn)行試敲，以確定合適的錘擊振源，這對(duì)以后的檢測(cè)工作能起到事半功倍的效果。

4 關(guān)于波速與樁身混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性，樁身的混凝土波速是一個(gè)重要的判斷依據(jù)。反射波法檢測(cè)基樁時(shí)，一般會(huì)由監(jiān)理或施工單位提供樁身混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工樁長(zhǎng)，根據(jù)波速與混凝土強(qiáng)度正相關(guān)的關(guān)系，混凝土強(qiáng)度越高，波速越大，但往往實(shí)測(cè)波速與理論上的波速會(huì)有較大差別，不能依據(jù)波速來(lái)評(píng)定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，波速只是一個(gè)相對(duì)參考值，對(duì)于樁身完整性的判定不能說(shuō)明實(shí)質(zhì)問(wèn)題。波速會(huì)隨許多因素的變化而變化，如樁身幾何尺寸的變化、樁周土體阻力的影響、樁身混凝土配合比、養(yǎng)護(hù)方式及成樁工藝等。由縱波在樁身混凝土中的傳播速度公式可知，計(jì)算的波速是否準(zhǔn)確與實(shí)測(cè)波形曲線中樁底信號(hào)能否正確判斷、能否正確讀取樁底反射波的到達(dá)時(shí)間以及現(xiàn)場(chǎng)提供的施工樁長(zhǎng)的準(zhǔn)確性有很大關(guān)系。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)展，相應(yīng)地基樁檢測(cè)任務(wù)也隨之增加。在這幾年的實(shí)際檢測(cè)工作中，我們深刻認(rèn)識(shí)到檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于低應(yīng)變反射波法測(cè)樁的重要性，一線檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)檢測(cè)過(guò)程中的每個(gè)步驟進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡可能保證得到能反映樁身真實(shí)情況的實(shí)測(cè)信號(hào)，第一手?jǐn)?shù)據(jù)才是判斷樁身質(zhì)量的關(guān)鍵，只有這樣，最終的數(shù)據(jù)才能對(duì)樁身的完整性進(jìn)行定性與定量判定。

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