低应变检测技术在桩基检测中的应用研究

徐士方 陈鹏

【摘要】桩基作为工程建设中至关重要的部分，其质量的好坏，直接影响着建筑物的使用及安全。本文通过对桩基动力检测的定义、技术方法，及低应变检测技术的基本原理等进行了简单的介绍，分析了低应变检测技术在桩基检测中存在的一些缺点，以期为后期的桩基检测提供一定的理论基础和经验。

【关键词】桩基检测，低应变检测技术，工作原理

引言

随着我国城市化的不断扩大，建筑工程高度不断增加，地基荷载要求也越来越大，使基桩的应用越来越广泛。桩基是基础建设至关重要的部分，承受主体结构的巨大负荷，其质量的好坏，直接影响建筑的使用和安全。桩基的施工受到各个方面因素的影响，例如：自然因素，土层因素等，因此无法保证其质量的好坏，同时，桩基属于建筑工程的地下隐蔽工程，无法简单、直观的对其质量进行检测。因此，寻求一种简单、快速、准确的检测桩基质量的方法至关重要。由于其隐蔽性，灌注桩在施工过程中不可避免的会出现离析、夹泥等问题，这些问题会影响桩基本身的质量，从而影响结构上部的安全。只有借助桩基检测技术真正了解桩基工程的具体情况，才能使桩基工程真正达到相关的质量标准与安全标准。

1. 桩基检测

桩基动力检测是指在桩顶施加一个瞬时冲击力或稳态激振力，采用不同功能的传感器在桩顶量测桩土系统的响应信号，通过对收集信号的传递函数分析、时域分析、频域分析来推

断单桩的承载力与桩身结构的完整性[1]。目前，我国在工程建设中桩基检测技术主要包括静载荷试验法、高应变法、低应变法，钻芯法和声波透射法等。低应变法具有作用能量较小，费用低、轻便、快速等优点。在我国，低应变法在桩基检测中的应用较为普遍。由于其在桩顶上的作用能量小，只能使桩土产生微小的震动，对基桩的影响和破坏微乎其微。低应变法可以用来对桩身的完整性判定桩身缺陷的程度及位置进行检测，大大推动了桩基检测技术的研究和应用。

2. 低应变检测技术

2.1 低应变检测术的原理

低应变检测技术是通过应力反射波法实现的。应力反射波法的理论基础是应力波在桩身中传播所产生的反射特征。桩基检测时，桩和周土之间的波阻抗差相差较大，使得大部分由于桩顶施加瞬力时所激发产生的应力波可以在桩内进行传播。当桩内存在波阻抗差界面时，垂直入射的应力波在传播过程中将产生反射波和透射波，透射波继续向下传播，反射波将沿桩身反向传播到桩顶[2]。反射波的相位、振幅、频率都传递着桩身的缺陷及桩底信息，结合实践经验分析、施工记录、地层材料就可以对桩基的性质作出比较准确地判断。

2.2 桩基检测前的准备工作

（1）收集桩基工程资料。桩基工程资料包括工程施工情况、施工工艺、混凝土强度等级等，由于桩基位置的特殊性，一定要在对其检测之前做好准备工作，以确保检测的准确性，为检测做好充分的准备。

（2）实地检查桩基情况。实地考察桩基施工的具体情况，包括施工工艺，在现场对桩头进行考察，全盘了解其密实度，是否有夹泥，是否疏松等。如果桩头出现上述情况应及时清理，不能影响后续的桩基检测工作，以确保桩基检测的顺利进行。

（3）借助砂轮对桩基进行打磨，一般在普通的桩基检测中必须打磨的光面为3～4 个，且这些光面的直径最好处于8～10cm 左右，而且还需对那些露头的钢筋作简单处理，令其往外侧倾倒，如果钢筋外露较长的，尤其是已经绑扎好钢筋笼的，为防止锤击时钢筋产生次生震荡，可在钢筋根部包裹土团或者砂团[3]。之后，在光面上设置传感器，确保安装位置能真

正检测到全部的反射波信号。

（4）检测时间的安排尽量是桩身已达到28d 龄期，只有在相近龄期情况下检测到的数据才可以用于分析桩基工程的整体质量情况与安全水平，如果龄期相差较大，尤其有短龄期检测的情况，其检测结果不具备整体分析比较的条件，在笔者实际检测工作中不到龄期检测的情况是常遇的，这就需要结合地区检测的经验来分析判断。

2.3 数据的收集

对于桩基检测技术而言，传感器是收集信号最为核心的设备，因此我们不仅需选用质地较好的传感器，而且还需在设置时，使其和桩体紧密连接，以确保传感器能够接收到最为正确的波形曲线，便于数据分析。现在的低应变检测基本都是采用加速度传感器，笔者实际工作对于传感器的安装通常都采用粘稠的黄油，保证粘结强度。

2.4数据的处理

2.4.1 完整桩

当前，低应变反射波法还具备着一定的局限，还存在不少因素对转、挖孔桩的缺陷反射情况形成一定的负面影响。通常完整桩基应当具备三方面因素，即：具备正常的波速、存在明确的桩底反射信号及波形曲线无缺陷信号。

2.4.2桩底及桩周土对反射曲线的影响

桩底虚土沉渣情况及桩周土情况都会对桩基检测时的反射曲线造成一定的影响。在对桩基测试曲线分析时，首先要充分考虑到桩底虚土沉渣以及桩周土对波形曲线的影响，不仅材料、刚度、缺陷会对应力波在桩身中的传播产生影响，桩周土及桩底虚土沉渣也会对应力波的传播产生影响。应力波在软土层由于透射损耗小会产生类似缩颈的的反射波，在硬土层由于透射损耗大会产生类似扩径的反射波，由此可见，桩周土力学性能越好，应力波在土层中的损耗就越大，如果不考虑桩周土的影响很可能造成误判。

2.4.3 钢筋笼对反射曲线的影响

由于桩身部分具有钢筋笼会使桩得桩身产生不同的波阻抗差，所以形成不同的反射波曲线。根据Z=ρCA可以得出，具有钢筋笼部分的含钢量较大，波速C相对较大，反射较为明显，更易反应出其内部的缺陷情况。

2.5低应变检测技术存在的问题

低应变检测技术在实际的检测过程中依然存在着许多不足，需要借助检测人员的检测经验，无法实现对长桩底部的检测，不可避免桩身本身对检测曲线的影响等等。目前，在条件允许的情况下采用钻芯法进行验证，但是经常条件受限，费用较大。

3. 结束语

低应变检测技术在桩基检测中应用越来越广泛，以其作用能量较小，费用低、轻便、快速优点得到了广泛的应用，但是这种技术也存在着一些缺陷，例如：无法确保对长桩底部缺陷检测的准确性，检测时需要借助实践经验等。因此，低应变检测技术具有更广阔的前景，需要不断的进行总结、开发与验证，以期将其改善为更有效，更实用的桩基检测方法。

参考文献

[1] 王彦，姚锐奕. 浅谈低应变检测技术在桥梁桩基检测中的应用[J]. 中华民居，2014.

[2] 张剑明.低應变动测在桩基检测中的应用[J].交通科技与经济，2006.

[3] 周宇.低应变检测技术在桩基检测中的应用[J].广西水利水电，2007（ 01） .

[4] 周万重.低应变检测技术在桩基检测中的应用探讨[J].江西建材，2013（05）.