桩基检测中低应变反射波法的应用

2016-02-17苏翠明国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510535

中国房地产业 2016年11期

文/苏翠明国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州 510535

桩基检测中低应变反射波法的应用

文/苏翠明国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州 510535

桩基是建筑工程重要的施工基础，对于保证建筑整体结构的有效性有着重要的作用。桩基属于工程中的地下结构物，有着隐蔽性的特点，在施工过程中很容易出现问题，这就需要对桩基质量进行检测。低应变反射波法是一种桩基位置以及质量检测的重要方法，其能够准确、高效地判断出桩基的完整性。本文从低应变反射波法的概述入手，分析了其在桩基检测中的应用流程，探讨了具体的应用方面，旨在提升低应变反射波法在桩基检测中的应用水平。

桩基检测；低应变反射波法；应用

在建筑要求较高或地质条件较差的施工环境下，经常会在建筑工程施工中应用桩基础，其对于保证建筑工程结构的稳定性有着重要的作用。当前桩基础检测技术很多，其中低应变反射波法的应用最为普遍，且效果良好。本文简要分析了桩基检测中低应变反射波法的应用，旨在为相关桩基检测的工程实践提供参考。

1、低应变反射波法概述

1.1低应变反射波法起源与发展

低应变反射波法起源于法国和英国等国家，其在桩基工程质量检测中应用的理论基础为一维波动理论，在二十世纪六十年代，一维波动理论得到了初步的发展，在二十世纪七十年代，一维波动理论中的阻抗法发展迅速，而在二十世纪八十年代后期，这项理论的研究才真正兴起，并逐渐成为了桩基检测中的重要方法。

我国对低应变反射波法的相关研究起始于二十世纪七十年代，在研究方法上有着一定特色，推动了动测技术在建筑领域的应用和发展［1］。二十世纪八十年代，我国经济迅猛发展，城市化进程逐渐加快，各种建筑工程兴起，例如地下工程、高层建筑、铁路公路等，对桩基基础的应用也日渐广泛，桩基能够提升建筑工程质量，但由于其有着隐蔽性的特点，且易出现质量问题，这就给桩基检测提出了更高的要求，相较于传统的静力试桩检测来说，动力测桩法的可靠性更高，效率更高，满足了相关工程对桩基检测的高要求。

1.2低应变反射波法的概念

低应变反射波法中，通过动力激振的方式对桩体进行激振，在激振作用下，桩体会产生弹性振动，用相关测定仪器来测定桩的振动响应，以此为根据判断桩的病态情况，估计桩的几何参数。其中应用最为广泛的方法是小锤敲击法，通过小锤来敲击桩的顶部，在桩顶粘结一个传感器，传感器能够感应到桩发出的应力波信号，之后根据应力波理论研究桩土体内部的动态响应，推演桩土体系实测速度信号，以此来对桩的完整性进行判定。

1.3低应变反射波法的原理

低应变反射波法能够对混凝土强度等级、桩身缺陷位置以及桩身结构完整性等进行检测和判断［2］。在桩顶部用小锤敲击，在敲击的过程中垂直产生压缩波，设定压缩波的波速为C，其转播方向为由桩身向下，设定桩身的波阻抗为Z，在压缩波的传递下，波阻抗Z发生变化，一部分应力波经过反射之后沿着桩身向上传播，一部分应力波则经过透射之后继续沿着桩身向下传播。波阻抗Z的变化决定反射波的幅值和相位，在桩顶部安装一个速度或加速度的传感器，传感器会接收到反射波的信号，经过对反射波信号的分析和处理则能够识别桩身各个部位的信息，通过对这些信息的分析则可以判断出桩身的缺陷位置、混凝土强度等级以及桩身的完整性，这就是低应变反射波法的基本原理。（在这一章节，可否插入锤击法检测桩基的示意图呢，字数方面就从其它地方压缩一下）

在公式中，Z表示桩身的波阻抗；

E表示桩身混凝土的弹性模量；

A表示桩身的截面积；

C表示应力波的传播速度；

P表示混凝土的密度。

通过检测表达式可知，混凝土密度、桩身截面积以及应力波的传播速度都是桩身波阻抗的影响因素，假设在桩基某点存在质量问题，则这个点上部和下部的波阻抗必定会存在差异。上部的波阻抗设为Z1，下部的波阻抗设为Z2，则可以得出Z1和Z2的表达式。根据对Z1和Z2大小的比较和分析就可以判断桩基桩身是否存在缺陷，之后再根据反射波接收时刻和桩顶锤击时刻之间的差值就可以计算出桩基出现缺陷的位置，具体的计算公式如下：Lx=△t×C/2（补充一下Lx的符号含义）。

2、低应变反射波法在桩基检测中应用的过程

2.1检测准备

检测准备是保证检测结果准确性的基础，检测准备的主要内容有相关资料的收集，相关测量仪器的选择等。应当保证相关资料的完善性和完整性，保证仪器性能的完好，以此为桩基检测奠定基础。

2.2检测流程

①设备仪器检测及参数设定：在桩基检测之前，首先对所选择仪器进行全面检测，保证检测设备仪器性能完好，根据检测的实际情况来设置合理的设备仪器参数［3］；②柱头处理：对桩柱头进行及时清理，保证柱头的平整性；③在桩顶部的平整位置放置反射波速度或加速度的传感器；④根据实际情况选择能量激震，并对桩顶部进行激震；⑤选取合适的波形曲线进行分析和研究；⑥对检测数据进行分析和处理，得出检测结果。

2.3检测要点

首先，应当注意对柱头的处理，一般来说，在处理柱头的过程中应当尽量清理干净，不能留有杂物，要保证柱头的平整，且不能有水。大量的实践证明，如果在浮浆上进行检测试验，则无论如何改变传感器的安装和震源，检测信号都不十分理想，且还可能会出现反向脉冲影响检测，这主要是因为浮浆与混凝土不能够形成连续的界面，从而对反射波的传播产生影响，因此在应用的过程中要尤其注意对柱头的处理工作。

第二，应当保证能够正确安装传感器，传感器的质量越小，与桩面之间的距离越小，则传递性越好，检测的准确性越高，因此在安装的过程中可以适当采用耦合剂或粘结剂［4］。此外，应当合理地选择传感器，相较于速度传感器来说，加速度传感器的灵敏度较高，波形曲线能够清晰的反应桩基缺陷，因此，一般选择加速度传感器。

第三，应当合理选择激振锤，根据桩基的质量和大小来选择合适的激振锤，例如对于大桩的检测来说，应当选择质量大、脉冲宽的铁锤。

3、桩基检测中低应变反射波法的应用探讨

3.1检测桩身强度

桩身强度是影响桩承载力的重要因素，对于桩身强度的检测是必须的、必要的。但是在实际的检测过程中，经常会出现混凝土石块强度等级与动测推断结果不一致的现象，这就给桩基质量检测带来了困难。施工过程中，相较于地上部分工程来说，地下桩基工程施工情况要更为复杂，如果片面强调石块强度等级，则检测结果的公允性和准确性有待商榷［5］。在一般的建筑工程和民用建筑工程二三类桩基的检测过程中，应用低应变反射波法进行检测是比较可靠的。通过资质过硬的检测单位进行室内检测，可以得出混凝土强度与弹性波速的相关性，但需要注意的是，要保证桩检测部位和数量符合现行规范的要求。对于控制现浇混凝土质量的混凝土石块强度等级的测定来说，则可以根据低应变反射波法进行辅助分析和评价。

3.2检测桩身完整性

对于软土地基施工来说，如果采用当前工艺进行钢筋混凝土灌注桩施工，则必须要对桩身的完整性进行检测。就目前来看，应用低应变反射波法进行静荷载试验能够实现对桩身完整性的定性分析，按照桩身完整性的缺陷程度可以将其分为四个等级，这就能够及时、方便地发现问题，能够为施工过程中桩基础的处理加固提供有效依据。对于裂隙、夹泥等较大范围的桩身完整性质量检测来说，应用低应变反射波法也能够保证检测结果的可靠性。在低应变反射波法的实际应用过程中，如果地质条件和桩型比较可靠，则可以根据低应变反射波法对桩身完整性检测来实现对工程结构质量的把握和控制，在桩基质量评定的过程中，桩身完整性检测是不可缺少的重要评价指标。

3.3桩的检测抽样

首先采用动态检测方法来检测桩的抽样，检验规范由工程设计人员来进行设定，以此为依据及时地对地质条件的安全度进行处理，对符合结构内部的安全度进行处理。在检测之前，也主要对设计人员和施工人员进行召集，一起对结构的特点、地质条件等各项因素进行综合考虑，之后进行检测样本的确定。但是在实际的操作过程中，业主对于这项工作的组织并不十分重视，缺乏严谨性，施工资料的提供完整性较差，这就使得抽样检测工作流于形式或流于纸面［6］。第二，是对抽样的数量进行测定，桩身质量的检测至关重要，对于桩身质量检测的抽样数量来说，国家相关行业标准中有着明确的规定，桩身质量检测的抽样数量≥桩全部数量的20%。而对于灌注桩的检测抽样数量则更为严格，应当不小于桩数量的25%，为了保证桩身质量检测的客观性和准确性，在实际应用的过程中可以适当的增加抽样数量。

在桩位检测的过程中可以对桩位偏差进行抽样检测，抽样的数量应当为总桩数的十分之一，在实际操作的过程中，要想消除质量隐患，则需要检测整体桩之后计算偏差量值，将其与桩的总数进行比较，这样能够更加保证检测的可靠性。