王 棟

（四川冶金建筑工程質(zhì)量檢測有限公司， 四川 成都 610066）

0 引言

低應(yīng)變法是一種地基基礎(chǔ)檢測常用方法，是一種基于應(yīng)力波基本理論的無損檢測技術(shù)。地基基礎(chǔ)在檢測過程中，容易受到地質(zhì)條件、施工工藝等因素的影響，從而影響檢測精度。如果成功應(yīng)用低應(yīng)變法則可有效降低這些因素對樁基基礎(chǔ)檢測精度的影響，為后期施工提供必要的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 低應(yīng)變法檢測原理分析

低應(yīng)變法是一種基于應(yīng)力波基本理論的無損檢測技術(shù)，根據(jù)應(yīng)力波激振方式的不同，可分為反射波檢測法、機(jī)械阻抗檢測法、共振檢測法、水電效應(yīng)檢測法，從實踐應(yīng)用的角度而言，反射波檢測法是目前應(yīng)用比較廣泛的低應(yīng)變地基基礎(chǔ)檢測法。具體檢測過程為：測試時，用力錘或力棒敲擊樁頂，產(chǎn)生縱向應(yīng)力波從樁頂沿樁身向下傳播，當(dāng)遇到界面缺陷或樁底波阻抗（ρAC）變化界面時，將反射應(yīng)力波沿樁身傳播回樁頂，經(jīng)傳感器接收后記錄下來，根據(jù)記錄到的波形，通過時域分析、頻域分析和阻抗分析等，從而判斷樁身混凝土的完整性、缺陷的類型、大小及其在樁身中的部位。具體檢測原理如圖1所示：

圖1 低應(yīng)變法地基基礎(chǔ)檢測原理圖

從圖1中可以看出，低應(yīng)變法地基基礎(chǔ)檢測原理為：在樁基頂部安裝傳感器對應(yīng)力波信號進(jìn)行全面采集，由于應(yīng)力波在不同介質(zhì)中層面中會形成正反兩種不同的波形，通過對此波形進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析判斷，就能得到樁基是否完整等信息。

2 地基基礎(chǔ)檢測中低應(yīng)變法的實踐應(yīng)用

2.1 選擇合理的測試儀器

在低應(yīng)變法檢測中，常用的測量儀器為壓電式加速度傳感器，從具體應(yīng)用效果的角度而言，速度信號有效的分析結(jié)果一般在2000Hz以下，但在加速設(shè)計時頻響線的頻率需要達(dá)到2200～2500Hz才能滿足實際需求。在具體檢測過程中，加速度的原始信號中存在高頻尖峰毛刺，這一點也決定了頻譜上能量的大小。所以在 10%的幅頻誤差范圍中，要盡量避免采用硬質(zhì)材料直接敲打樁基。此外，在激振設(shè)備選擇時，需要根據(jù)瞬態(tài)激振試驗來選擇與之相適的錘頭，以獲得合適脈沖。實踐結(jié)構(gòu)表明，除大直徑樁基之外，低應(yīng)變法檢測過程中， 沖擊脈沖的最高頻率要控制在2000Hz以下。

2.2 檢測前的處理工作

在進(jìn)行低應(yīng)變法檢測前，需要相對樁頭進(jìn)行全面處理，并選擇與之相適的測試參數(shù)。樁頂條件是否合理，對低應(yīng)變法檢測信號的收集和分析有至關(guān)重要的影響。因此，在檢測前需要把樁體表面發(fā)生破損的部分全部清除，直到露出混凝土表面為止，確保樁頂表面的平整性，并磨平傳感器和敲擊點基礎(chǔ)的位置，保證傳感器的穩(wěn)定性。在實際檢測中，如果發(fā)現(xiàn)多次錘擊信號的重復(fù)性比較差，需要對傳感器安裝位置是否平整進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)露筋現(xiàn)象及時處理，避免樁頂截面阻抗發(fā)生變化而影響測試信號的準(zhǔn)確性[1]。

在選擇低應(yīng)變法測試參數(shù)時，信號記錄的時間段程度應(yīng)當(dāng)控制在5ms以上，幅頻信號的頻率范圍則要控制在2000Hz以下。設(shè)定的樁長應(yīng)當(dāng)是測試點到樁底的總施工長度，截面積應(yīng)當(dāng)為樁身施工的截面積。通過采樣間隔及頻率合理確定波速，以保證測試的精度。

2.3 合理安裝傳感器

在傳感器安裝時要和樁頂面相互垂直，通過專業(yè)的耦合劑進(jìn)行粘結(jié)，避免在測試過程中傳感器發(fā)生位移而影響測試精度。除此之外，實心樁的激振點要擺放樁中心位置，測量傳感器的位置要和激振點處于相同水平面上。為提升檢測的精度，在激振點和測量傳感器安裝時要盡量避開主筋。如果采用瞬態(tài)激振，則要在施工現(xiàn)場先進(jìn)行敲擊點試驗，根據(jù)試驗結(jié)果選擇與之相適的激振設(shè)備。

2.4 合理選擇檢測方法

低應(yīng)變法在地基基礎(chǔ)檢測中，常用的檢測方式為錘擊法，傳統(tǒng)樁頂敲擊法的難度比較大，并且存在一定的局限性，為滿足現(xiàn)代建筑使用需求，需要對檢測方式進(jìn)行合理調(diào)整。

假設(shè)樁基為一維線性桿，其長度為L，截面積為A，彈性模量為E，密度為，樁基彈性波速為C，波阻抗為Z，則該樁基的一維波動方程為：

按照此波動方程可知，當(dāng)樁基中某個部位存在缺陷，則阻抗會發(fā)生變化，應(yīng)力波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，其速度反射波和速度透射波可用v1和v2來表示。如果樁基質(zhì)量完好則可得出如下公式：

從這這兩個公式中可以看出，樁基的缺陷程度可根據(jù)缺陷反射的幅值定性進(jìn)行確定，其缺陷的位置則可以根據(jù)反射波的時間tx進(jìn)行，具體公式如：

2.5 保證檢測效果

在具體檢測過程中，為最大限度上保證檢測精度和效果，在地基基礎(chǔ)檢測前，要先做好全面的準(zhǔn)備工作，比如：去除樁頂浮漿，并抹平樁頂，為傳感器和激振點的安裝提供基礎(chǔ)。在具體檢測過程中，低應(yīng)變法需要時刻保持檢測的精度，要保證被測樁基能進(jìn)行 2次以上的重復(fù)測試，以提升測試精度，為進(jìn)一步保證檢測效果還要做好細(xì)節(jié)處理工作。

2.6 低應(yīng)變法的局限性

在地基基礎(chǔ)檢測過程中，無論哪一種檢測方式，都有其明顯有優(yōu)缺點，就低應(yīng)變法而言，隨著在地基基礎(chǔ)檢測中，具有檢測效率高、檢測質(zhì)量有保證等優(yōu)勢。但也存在一定的局限性，在具體應(yīng)用過程中需要根據(jù)工程特性，充分考慮低應(yīng)變法檢測的局限性，以提升檢測精度。比如：低應(yīng)變法只能檢測出波阻抗發(fā)生相對變化的情況，可精確檢測出樁基是否存在縮徑或者擴(kuò)徑等問題，也可以計算出缺陷存在的具體位置。但無法有效確定樁基缺陷的具體性質(zhì)，此外，在樁基缺陷程度定量分析時也難以難道理想效果，就目前實踐應(yīng)用現(xiàn)狀而言，低應(yīng)變法在樁基檢測中，只能定性的給出樁基缺陷程度。特別是在平均波速和混凝土強(qiáng)度關(guān)系計算時，低應(yīng)變法更是無法給出具體的關(guān)系結(jié)果。此外，當(dāng)樁基的長徑比超過一定程度時，低應(yīng)變法也無法給出精確的檢測結(jié)果。因此，在低應(yīng)變法在地基基礎(chǔ)檢查中的實踐應(yīng)用還要很大的發(fā)展空間。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合理論實踐，分析了地基基礎(chǔ)檢測中低應(yīng)變法的實踐應(yīng)用，分析結(jié)果表明，在應(yīng)用低應(yīng)變法時，為獲得更加精確的檢測結(jié)果，需要充分結(jié)合地質(zhì)資料以及樁基的完整性對樁基缺陷進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢測。雖然在具體應(yīng)用過程中，低應(yīng)變法還存在一定的局限性，但只要在參數(shù)合理、設(shè)備合理的基礎(chǔ)上，基本上可以滿足實際要求。