试述基桩低应变检测方法及在工程检测中的应用

基桩低应变检测方法及在工程检测中的应用

摘要：低应变检测技术的应用优势较为明显，是很多建筑工程桩基检测使用较为频繁的一种技术。要想保证低应变检测技术能够在建筑行业得到较好的推广与应用，还应该对低应变检测技术不断优化、创新，研究人员要站在技术视角将其原理深层次分析，在此基础之上，根据当前建筑行业桩基检测实际情况，尽可能地促进技术优势的发挥，为桩基施工高效开展提供技术保障。文章对基桩低应变检测技术应用进行了详细探索，以供借鉴。

关键词：基桩；低应变检测；桩身缺陷；完整性

1低应变检测法

1.1 低应变基桩检测概况

用手锤、力棒对基桩桩顶进行敲击，或者用激振器对基桩桩顶进行激振处理，由于这种方法产生的动能较小，所以应变约为十万分之一，通过在基桩桩顶量测时域波形来对桩身完整性进行推定，非常适用于检测混凝土桩身的完整性和缺陷程度。当采用此法对建筑基桩进行检测时，受检基桩的桩身混凝土强度至少需要达到设计强度的70%。在工程实践中通过分析归纳非嵌岩桩、嵌岩桩和缺陷桩的低应变波曲线特征，可为同类别桩的检测工作和相关研究提供实际工程经验[1]。

1.2低应变检测技术的难点

1.2.1桩身截面性质不稳定

低应变反射波法是以一维线弹性杆件模型为依据，对薄壁钢管桩和异形桩不适用。而对于桩身截面多变实测信号紊乱的桩，其截面性质不稳定的桩身波形响应会出现多次缺陷反射波信号后出现桩底无信号显示，造成桩长和桩底沉渣界限的误判。 1.2.2低应变典型波形的不确定性

低应变检测波形受到很多因素影响，有专家提出在低应变检测前制备混凝土模型桩，以充分表达桩身缩颈、桩身断裂和桩身扩径等典型缺陷的波形响应特征，但在检测实践中建立该模型十分困难，即便存在模型桩波形响应特点或邻近工区的经验波形指定值，也会因为工程桩的埋置形式、埋置时间和桩身所处的岩土环境差异而发生改变，因此低应变检测结果具有多解性，给基桩完整性的精确判定带来困扰，低应变检测必须结合其他检测方法才能有效控制桩身缺陷靶点。

浅析低应变法检测在基桩工程中的应用

【摘要】本文介绍了低应变反射法对基桩完整性检测的基本原理及检测过程中的各种影响因素，结合实际工程案例对工程中常见的基桩缺陷情况分析总结，为低应变法检测分析过程中提供参考借鉴。

【关键词】低应变法；基桩检测；影响因素

1.概述

低应变法检测是国内外常见的桩基完整性检测手段之一，其数据采集结合数学、物理学、信号学、计算机科学等各个学科，低应变法检测的重要任务就是现场信号采集与分析，随着低应变信号采集和分析软件的发展和更新，检测工作人员的劳动强度大大减轻了[1]。低应变检测具有无损检测，操作仪器携带方便，检测过程简单快速，检测费用低，对场地要求相对较少等优势。可在较短的时间内对工程桩质量进行普查，能有效检测到桩身缺陷及位置，因此被广泛采用于工程基桩检测中。但是低应变法检测过程受外界干扰较大，在基桩存在多个缺陷和渐变缺陷时，判别困难，当低应变法检测过程中发现桩的异常情况时，常常需要结合现场开挖、取芯检测、静载检测等手段进一步进行验证[2]。

2.检测原理

低应变法检测在桩顶施加竖向激震，所产生的应力波沿着桩身向下传播，当桩身存在，缩径、夹泥、空洞、裂缝等异常情况时，将产生反射波，经接收、放大、分析处理后可进行分析，从而判定桩身缺陷位置及桩身完整性[3]。

图1低应变检测原理图 基于一维波动理论对桩身完整性反射法进行研究，假设桩为一维线弹性杆[4][5]，桩的弹性模量为E（N/m2），桩的质量密度 （kg/m3），桩身波速c（m/s），在细长杆受到撞击后截面位移D（m），由一维波动方程 可知，桩阻抗与横截面积、材料密度、弹性模量关系如下：，称Z为桩的广义波阻抗（N*S/m）。

对于完整性信号的反射波与透射波的波动方向和幅值，则应根据前述波在不均匀介质中传播的反射与透射理论决定：

（式一）

及 （式二）

当桩身材质阻抗发生变化，桩身阻抗从介质A（阻抗为Z1）进入介质B（阻抗为Z2），则会产生反射波和透射波，令桩身完整性系数β=Z2/Z1。

1 基桩低应变检测实例分析与处理方法

基础工程是建筑工程的重要组成部分，地基基础工程的质量直接关系到整个建筑物的结构安全。桩基础是主要的基础形式之一，由于桩的施工具有高度的隐蔽性，因此桩基工程的设计、施工、质量检测等方面往往比上部建筑结构更为复杂，更容易存在质量隐患。桩基工程的质量问题将直接危及主体结构的正常使用与安全。

桩基质量检测技术，特别是桩基动力试验，涉及到岩土力学、振动学、桩基施工技术和计算机技术等诸多学科知识，它既不同于常规的建筑材料试验，又不同于普通的建筑结构测试。因此，作为一名检测人员，应坚持不懈地学习专业理论知识，不断地积累实际工作经验，努力地提高桩基检测的技术水平，进一步完善基桩质量检测技术。

桩基在施工过程中如果控制不当，就会造成质量事故。特别是钻（冲）孔灌注桩，往往在浇注混凝土时出现质量问题。下面，本人就近几年在基桩低应变检测中测得的几例比较典型的钻（冲）孔灌注桩工程实例进行分析，供同行参考。

图1：中国南洋汽摩集团有限公司综合宿舍楼工程，该桩桩径500mm，有效桩长40m，混凝土强度C20，简易钻孔桩。该桩在2.2m附近有同向反射,并伴有多次反射,断桩，判为Ⅳ类桩。处理方法：开挖处理，开挖至2.2m左右，发现钢筋笼内空心，下去1m左右出现平整的水泥土，继续开挖至5m左右（采用人工挖孔桩的方法），出现密实的混凝土，修整后再测，桩身完整。原因分析：在浇灌至距桩顶标高5m左右，导管拔空，混凝土无法从导管中下去，拔出导管后直接把混凝土从孔口倒下，于是孔中的泥浆和砂浆的混合物就被倒下的混凝土压缩在2.2m至5m左右的钢筋笼中,水份被吸收后就形成前面的状态。经与浇灌工人核对后，情况完全符合。

图2：瑞安红旭车辆贸易公司综合楼工程，该桩桩径500mm，有效桩长45m，混凝土强度C20，简易钻孔桩。该桩在5.1m附近有同向反射,并伴有多次反射,断桩，判为Ⅳ类桩。原因分析：在该桩所在的轴线上有5根桩出现类似的情况，该轴线靠近河边，在河床底下有一层流动性淤泥， 2 而简易钻孔桩护壁较差，所以在5m多的地方出现严重的夹泥，形成断桩。处理方法：由于问题桩较多，又靠近河边，开挖有一定的难度，所以采用机械钻孔桩补桩，成孔时增大泥浆比重，加强桩孔护壁，混凝土强度改为C30。

质检・研究　建材嗣蔫晦　２０１３年１１月　简述桩基检测中低应变技术的应用　梁柱标　（从化市建设工程质量安全检测中心广东广州５１０９２０）　摘要：随着科学技术的不断发展，工程科学技术水平也在不断提高。基桩是高层建筑、道路、桥梁等设施的基础部分，　其牢固程度从根本上决定了工程质量，是使用一切施工工艺的前提条件。针对桩基的低应变技术是目前为止较为成熟的　检测技术，具有检测速率快、效率高的特点，但长时间的应用也证明了实际检测存在的缺陷。本文以低应变桩基检测技术　为中心展开讨论，阐述了其检测原理，介绍了具体的适用情况，研究了获得测量结果的整合与分析，具有一定的借鉴价值　和现实意义。　关键词：基桩；低应变；分析　中图分类号：ＴＵ４７３．１＋６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３—００３８（２０１３）３７—０１０４—０２　引言　我国社会经济的全面发展，促进了工程施工行业的蓬勃发　展，提高各具体施工环节质量的设备和工艺不断涌现。对建筑设　施的桩基检测工作由来已久，在实践中积累了大量的经验，现以　由传统的声波透射法转变为低应变方法，同时也在开发创新出　新的技术。桩基工程处于施工面以下，具有无法直接检测的缺　点，目前在这一领域的研究都集中在如何提高测量的便捷性和　结果的准确性方面。在以往的桩基检测工作中，需要操作人员在　设备获得的结果上结合自身经验进行校正，偏差较大。而低应变　的方法则很好地弥补了这一缺陷，基于低应变反射波的工作原　理，这一方法具有高效、准确的特点，是当前工程测量领域一项　重要的测量技术。　１基桩低应变技术检测原理　低应变法又称应力波法，是当前较为成熟的基桩检测技术。　其检测过程通常是以手锤或力棒敲击桩顶，使桩体内部产生能　量积累，触发沿桩基传递的纵向应力波。而应力波的传播反射信　号决定于桩体内部特征，使用特殊的传感器对这些不同类型的　信号进行收集整理分析，通过相关仪器和计算机软件的帮助，便　可以确定桩体内部的状况。对应力波进行检测和分析，会发现在　基桩出现缺陷时信号会出现缓慢的不均匀变化或突然性变化，　这样就可以在整体上掌握分析出桩基的完整程度，对突然变化　如：桩底沉渣、桩身夹泥、断裂等，进行进一步的分析研究，来确　定桩身的缺陷性质，估算桩长或缺陷位置，为补救和整改提供数　据支持。图１为桩基低应变技术测量工作原理示意图。