蔣 煜

南京市水利建筑工程檢測(cè)中心有限公司 江蘇南京 210000

多數(shù)建筑工程施工中，均需要應(yīng)用到樁基施工方案，此項(xiàng)作業(yè)屬于一類較為隱蔽的地下工程。由于樁基施工整體工序比較復(fù)雜化，一旦施工質(zhì)量不符合施工要求，很可能會(huì)導(dǎo)致工程出現(xiàn)離析甚至斷樁問(wèn)題，影響工程質(zhì)量的同時(shí)，威脅施工安全。為了預(yù)防上述狀況產(chǎn)生，就需要在施工現(xiàn)場(chǎng)采納有效的樁基質(zhì)量檢測(cè)方法，確保樁基施工無(wú)問(wèn)題。低頻應(yīng)變反射波方案是一種比較快捷的檢測(cè)手段，因其成本低、檢測(cè)效果佳而在施工中最為常用。

1 常見的樁基施工問(wèn)題

1.1 沖鉆孔灌注樁施工問(wèn)題

進(jìn)行沖鉆孔灌注樁施工時(shí)，樁基處理期間比較常見的問(wèn)題，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）樁基出現(xiàn)混凝土離析、夾泥或是斷裂類問(wèn)題，且樁頂部位的混凝土密實(shí)度不足[1]。

（2）嵌巖樁：此類沖鉆孔灌注樁的施工問(wèn)題，主要表現(xiàn)在混凝土的前清孔與施工標(biāo)準(zhǔn)不相符方面，且樁基底部的沉渣厚度過(guò)大，遠(yuǎn)超出施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最終增加了樁基地端位置的承載壓力，影響施工質(zhì)量。

1.2 混凝土預(yù)制樁施工問(wèn)題

進(jìn)行沖擊鉆孔灌注樁施工時(shí)，樁基處理期間比較常見的問(wèn)題，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）樁基在經(jīng)過(guò)錘擊施工后，由于偏離樁基中心線，導(dǎo)致樁身出現(xiàn)斷裂情況[2]。

（2）樁基施工中，技術(shù)人員在進(jìn)行樁頭的焊接處理時(shí)，由于焊接后所預(yù)留的冷卻時(shí)間不足，影響了焊接質(zhì)量，隨之開始出現(xiàn)接頭斷裂類質(zhì)量問(wèn)題。

1.3 其他樁基施工問(wèn)題

除開上述混凝土預(yù)制樁以及沖鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量問(wèn)題以外，還有其他樁基問(wèn)題需要借助樁基檢測(cè)技術(shù)輔助完成施工，提升施工質(zhì)量，具體如下：不同樁型在施工中，由于樁傾斜度超出施工允許范圍，導(dǎo)致樁基施工出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題[3]。此類問(wèn)題形成的原因主要在于鉆孔時(shí)技術(shù)人員對(duì)于鉆孔的垂直度把控不到位，致使孔徑的垂直度脫離于樁基作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所得出的鉆孔無(wú)法滿足后續(xù)樁基處理要求。

2 低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用原理及要點(diǎn)

2.1 應(yīng)用原理

樁基施工中，應(yīng)用低應(yīng)變反射波法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，想要保障檢測(cè)質(zhì)量，就需要了解該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的操作原理[4]。低應(yīng)變反射波法檢測(cè)之時(shí)，檢測(cè)應(yīng)力波主要是由樁頂所施加的激振信號(hào)所產(chǎn)生，且應(yīng)力波會(huì)沿著樁基的樁身進(jìn)行傳播，如應(yīng)力波傳播期間遇到不連續(xù)的樁底面、界面時(shí)，則會(huì)自動(dòng)生成反射波，此時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接收反射波，并對(duì)其波形特征、到達(dá)時(shí)間、變動(dòng)幅值進(jìn)行分析和判斷，繼而得出樁基施工的完整性[5]。開展具體的樁基低應(yīng)變反射波法檢測(cè)分析時(shí)，以實(shí)驗(yàn)的形式分析其檢測(cè)原理如下：

設(shè)定樁基是一個(gè)一維性質(zhì)的“線性彈力桿”，進(jìn)行樁基的一維波動(dòng)計(jì)算時(shí)，具體計(jì)算公式見式（1）。

式中：L——樁基的長(zhǎng)度；

A——樁基的橫截面積；

E——樁基的彈性模量；

ρ——樁基的質(zhì)量密度；

Z=AρC——樁基檢測(cè)時(shí)的廣義波阻抗。

設(shè)定樁基中的某一位置出現(xiàn)阻抗改變，那么低應(yīng)變反射波法操作下的應(yīng)力波會(huì)直接從阻抗Z1、介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入到阻抗Z2、介質(zhì)Ⅱ中，最終由其得出反射波（Vr）以及速度透射波（Vt）。

隨后，設(shè)定樁基的樁身質(zhì)量完好系數(shù)見式（2）。

根據(jù)樁基檢測(cè)公式（3）和公式（4），對(duì)缺陷的大小、范圍、面積進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，需要針對(duì)缺陷所反射出來(lái)的幅值定性進(jìn)行分析。尤其是缺陷的位置確認(rèn)時(shí)，需要結(jié)合反射波的時(shí)間，其計(jì)算公式見式（5）。

此外，應(yīng)用低應(yīng)變反射波法進(jìn)行工程中樁基施工質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)連接操作如圖1 所示。

圖1 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁基設(shè)備連接圖

2.2 應(yīng)用要點(diǎn)

2.2.1 做好樁基檢測(cè)工作開展的相關(guān)準(zhǔn)備工作

進(jìn)行建筑工程中樁基質(zhì)量檢驗(yàn)工作時(shí)，為了確保低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用效果，檢測(cè)開始之前，技術(shù)操作人員必須做好相應(yīng)的檢查工作，才能確保質(zhì)量檢測(cè)的效果，提升檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，促進(jìn)檢測(cè)質(zhì)量隨之得到提升[6]。同時(shí)，準(zhǔn)備工作的開展，也可在極大程度上為后續(xù)的檢測(cè)工作流程推進(jìn)帶來(lái)幫助，以此提升檢測(cè)效率，降低檢測(cè)成本。詳細(xì)分析而言，應(yīng)該做好如下準(zhǔn)備工作關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）做好對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)中涉及樁基工程的各項(xiàng)作業(yè)材料，包括技術(shù)交底情況以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件等，目的在于為后續(xù)的樁基項(xiàng)目作業(yè)期間各類施工工藝執(zhí)行、施工材料投用、成樁的長(zhǎng)度及直徑等條件，均符合工程施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求，以此確保施工數(shù)據(jù)與施工要求相一致[7]。

（2）在樁基檢測(cè)中，未應(yīng)用低應(yīng)變反射波法之前，技術(shù)人員需要將樁基頂部區(qū)域的配置的鋼板切開，并同步完成樁基同步區(qū)域的混凝土浮漿或是疏松部位的清理和整頓工作，以此確保樁基施工中樁頭位置能夠完全露出足夠密實(shí)的混凝土，最終提升低應(yīng)變反射波法應(yīng)用后的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度。

（3）除開上述準(zhǔn)備工作開展以外，技術(shù)人員還需做好如下樁基檢測(cè)準(zhǔn)備工作：做好樁基檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的儀器設(shè)備準(zhǔn)備工作。期間需要就儀器的運(yùn)行電量是否充足做好檢查，并就力錘、傳感器連接處是否正常、耦合劑質(zhì)量是否過(guò)關(guān)進(jìn)行檢查；做好樁基檢測(cè)參數(shù)設(shè)定的檢查工作。檢測(cè)人員需要現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)樁基的相關(guān)參數(shù)做好檢查，對(duì)于儀器設(shè)備的參數(shù)設(shè)定也需檢查到位，包括樁長(zhǎng)、樁號(hào)以及樁徑等；樁基檢測(cè)工作正式開始之前，需要在樁基頂部將傳感器粘接完畢，可以使用耦合劑完成，并確認(rèn)粘接的穩(wěn)固度，避免因傳感器粘接不牢而影響樁基檢測(cè)精準(zhǔn)性。

2.2.2 檢測(cè)過(guò)程要點(diǎn)

應(yīng)用低應(yīng)變反射波法進(jìn)行建筑工程樁基檢測(cè)時(shí)，想要提升具體的檢測(cè)效果及質(zhì)量，應(yīng)該重點(diǎn)做好如下檢測(cè)要點(diǎn)的質(zhì)量把控工作：

（1）做好檢測(cè)設(shè)備傳感器的安裝及激振操作、處理工作。進(jìn)行傳感器的安裝時(shí)，技術(shù)人員必須針對(duì)安裝點(diǎn)提前做好混凝土的施工處理，主要可以從兩方面著手，一種是做好混凝土表面的密實(shí)處理，另一種是混凝土平面的操作處理。當(dāng)執(zhí)行傳感器安裝施工流程時(shí)，應(yīng)該對(duì)激振方向做好垂直處理，垂直的對(duì)標(biāo)對(duì)象應(yīng)是樁基的頂面[9]。為了提升傳感器的安裝穩(wěn)固性，應(yīng)優(yōu)先選擇粘合強(qiáng)度更高的一類耦合劑。進(jìn)行激振施工處理時(shí)，其激振的方向應(yīng)該與樁基軸線方向保持一致，且應(yīng)該將激振點(diǎn)、傳感器安裝點(diǎn)這兩點(diǎn)，分別與鋼筋籠的主筋安裝位置完全避開。最后，應(yīng)該選用鋪墊或是力錘輔助激振安裝效率，力錘應(yīng)該選定重量適宜類工具規(guī)格，錘墊則應(yīng)該選擇軟硬適中的材質(zhì)。

（2）信號(hào)采集及檢測(cè)數(shù)據(jù)篩選要點(diǎn)。首先在樁基的樁心堆成位置，布設(shè)傳感器的安裝點(diǎn)用于檢測(cè)，數(shù)量為2～4 個(gè)，且呈對(duì)稱態(tài)勢(shì)。進(jìn)行空心樁基的質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，傳感器的安裝點(diǎn)應(yīng)該設(shè)定為樁基壁厚的1/ 2 高度處，而實(shí)心樁基的質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，傳感器安裝點(diǎn)則應(yīng)該在距離樁基中心半徑位置的2/ 3 位置處。此過(guò)程中需要注意，檢測(cè)點(diǎn)、激振點(diǎn)兩者，均需要與樁基的樁中心之間的連線夾角呈90°。其次，完成激振點(diǎn)以及檢測(cè)點(diǎn)的安裝工作進(jìn)行信號(hào)采集之后，如果所檢測(cè)的樁基直徑較大、樁基上部橫截面的尺寸呈不規(guī)則狀態(tài)時(shí)，需要重點(diǎn)結(jié)合樁基的信號(hào)實(shí)測(cè)特性去分析，并根據(jù)分析結(jié)果去就監(jiān)檢測(cè)點(diǎn)、傳感器安裝點(diǎn)作出適宜性的調(diào)整，確保所有樁基檢測(cè)所采集到的信息真實(shí)可靠[10]。另外，當(dāng)重復(fù)多次完成檢測(cè)后，所得出的信號(hào)檢測(cè)結(jié)果之間仍舊存在偏差，此時(shí)就需要適當(dāng)增加檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，并就偏差出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，并給出解決辦法。

（3）數(shù)據(jù)處理要點(diǎn)。應(yīng)用低應(yīng)變反射波法完成樁基檢測(cè)后，還需要重點(diǎn)做好檢測(cè)數(shù)據(jù)處理工作。具體而言，應(yīng)該從以下幾方面著手：完整樁的數(shù)據(jù)處理，當(dāng)樁基檢測(cè)工作完成后，確認(rèn)樁基質(zhì)量為合格，那么應(yīng)用低應(yīng)變反射波法所得出的檢測(cè)結(jié)果在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上，比較光滑、完整，樁底的反射信號(hào)也極為完整，波速的傳遞具有均勻協(xié)調(diào)的特征；斷樁的數(shù)據(jù)處理，在應(yīng)用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁基之后，當(dāng)樁基存在斷樁問(wèn)題，那么檢測(cè)所得出的波形圖，則會(huì)在數(shù)據(jù)表現(xiàn)上形成十分明顯的波峰狀，同時(shí)樁基底部位置所搜集的反射信號(hào)也相較于其他區(qū)域更弱。

3 案例分析

某住宅小區(qū)109# 樁基的樁低應(yīng)變實(shí)測(cè)案例分析中，樁基的樁長(zhǎng)為12.66m，樁徑為1.2m，樁基施工的混凝土強(qiáng)度為C35。109# 樁基的低應(yīng)變實(shí)測(cè)波形如圖2 所示。根據(jù)圖2 中應(yīng)用低應(yīng)變反射波法所檢測(cè)得出的波形曲線夠發(fā)現(xiàn)，在樁基7.5m 左右的位置上，出現(xiàn)了比較明顯的反射波，可得出住宅工程109# 樁基的樁身為Ⅲ類完整性。

圖2 109# 樁基的低應(yīng)變實(shí)測(cè)波形

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平也隨之得到了大幅度的提升，樁基工程為一類典型性的基礎(chǔ)施工項(xiàng)目，開始被應(yīng)用于更多工程建筑中，同時(shí)也為樁基檢驗(yàn)技術(shù)的更新和升級(jí)提供了背景和空間。建筑工程中，本次研究所介紹的低應(yīng)變反射波樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，是一種不會(huì)破壞樁身完整性的檢測(cè)方案，且經(jīng)過(guò)案例分析可以發(fā)現(xiàn)，其成本低且檢測(cè)結(jié)果真實(shí)性與可靠性均比較高，因此值得在后續(xù)的樁基施工檢測(cè)中投用和推廣。