桩基完整性检测中低应变法的应用研究

丁勇

摘 要：桩基完整性检测的方法发展到今天已经越发的多元化，在众多检测方法中，低应变法以高效、经济的优点被人们广泛运用。本文以204省道溧水段一期改扩建工程南门河中桥的桩基检测为实例，从低应变法的检测原理出发，对低应变法在桩基完整性检测中的适用性和运用方法进行探究。

关键词：低应变法;桩基检测;检测原理

0 引言

桩基施工属于隐蔽性工程，具体施工流程相对复杂，对于检测人员的技术水平要求较高，如果作为结构物下层结构的桩基质量存在问题，那么上层结构也会受到影响，问题严重甚至会导致结构物出现断裂的情况。在对桩基质量进行检测的过程中，主要是对桩基的承载力和完整性进行检测，目前检测人员对桩基完整性检测使用得最多的方法为低应变法，该方法经济高效，十分适合用于检测桩基质量，不过对于检测结果的分析，要求检测人员具有大量的检测经验，并且对工程十分熟悉，能够结果工程的实际情况完成最终的结果分析，所以低应变法的使用对从业人员具有较高的要求。

1 工程背景

本项目为204省道溧水段一期改扩建工程，204省道（原123省道）是江苏省省道网的重要组成部分，是江苏省中西部地区的纵向通道，是南京、高淳间的传统出行通道。项目起点位于溧水经济开发区规划一路，终点位于洪蓝洪张线，全长23.69 km，采用一级公路设计标准，设计速度80 km/h，双向六车道，其中规划一路至南外环路段兼顾城市道路标准。南门河中桥位于K21+854.750处，交叉口展宽段范围内，跨越南门河，本桥为新建桥梁，跨径3x13 m。上部结构为预应力空心板梁，下部结构为桩柱式墩台。桥梁采用桩基础（钻孔灌注桩），以4-2A及4-2層中风化砂岩～角砾岩为桩端持力层，桥台及桥墩桩基按嵌岩桩设计，桩基采用C30水下混凝土。

2 低应变法的检测原理

在桩基完整性检测中运用低应变法，主要是应用弹性传播理论，将桩身假设为具有连续弹性物理性质的均质物体，当桩基顶受力时，桩身质点会发生振动，应力波从桩基顶沿着桩身向下传播，在传播的过程中，如果应力波遭受阻碍就会发生变化，这时就可以判断出，应力波发生变化的桩身位置存在缺陷。在正常情况下，应力波在桩身这类均质物体中传播的过程中，会出现透射和反射这两类物理现象，当反射波传回桩基顶时，发射波会被接收器接受，根据接受的反射波的各类参数就可以分析出桩基缺陷的深度和类型，上图为检测过程的示意图。

3 低应变法检测运用时的注意事项和局限性

低应变法具有许多优点（经济、高效、检测仪器方便携带、检测结果较科学合理），这也是检测人员为何在桩基质量检测中大量运用它的原因，可是在运用过程中它依然具有一定局限性，如果在运用时考虑不周，那么其检测结果就不具合理性，在实际运用过程中需要严加注意以下几点。

就局限性而言。低应变法只能进行定性分析，如果桩基存在质量问题，低应变法不能定量检测出桩基缺陷的大小;低应变法因为工作原理的特殊性，对检测结果进行分析时，需要结合当时桩基建设的地质情况和桩基施工的实际情况，对检测人员的要求比较高，运用难度比较大;检测结果需要分析反射波的各类物理参数，可是如果桩基底的岩质性质类似桩身混凝土，那么反射波在传播到桩基底后依然会继续向下传播，继而导致桩基顶的接收器无法接收到反射波的情况。

为了降低低应变法局限性对检测结果的影响，在使用低应变法检测桩基质量的过程中需要做好检测准备工作，也就是所谓的注意事项，下面简单列举几点。

（1）注意处理被检测桩基的桩头。在检测的过程中，需要桩基的桩头受力引发桩身质点的振动产生应力波，并且还会在桩基的桩接收反射波信号，所以桩基的桩头的均匀度会直接影响检测结果，因此需要保证被检测桩基桩头凿至坚硬新鲜的混凝土表面，桩顶不能存在混凝土浮浆及杂质，各测试点与激振点宜采用砂轮机磨平。

（2）需要保证桩基混凝土的强度达到检测的标准。低应变法检测的结果完全基于桩基自身的性质，只有桩基的强度达到要求，所检测的结果才具备科学合理性，具体的桩基混凝土强度要求，在具体的桩基施工规范中有明确要求，通常桩基的实际强度不能低于设计强度的70%且不能低于15 MPa，龄期不应少于7天。在实际的桩基完整性检测中，检测前一定要注意先对桩基混凝土强度进行检测，当强度合格后方才继续后续的检测。

（3）安装信号传感器要保证科学合理。信号传感器作为接受信号的装置，一旦安装存在问题，所接受的信号自然不符合实际情况，这对检测结果将会直接造成影响。安装信号传感器时需要注意以下几点。首先，传感器轴和桩身轴必须保持在同一平面平行，否则透射和反射形成的波形存在夹角，继而产生二维效应，导致传感器接受的信号不准确。其次，需要使用材质（黄油、牙膏、橡皮泥、口香糖）保证信号传感器和被检测桩基的耦合性，如果信号传感器和检测桩基存在缝隙，信号传感器接受的信号强度会存在一定程度的减弱，直接影响到检测的结果。

4 桩基完整性的判定

桩基根据桩身结构完整性的不同，可以划分为四类桩基：Ⅰ类：桩基不存在缺陷，桩身完整，达到桩基质量标准;Ⅱ类：桩身存在些微缺陷，但不影响桩基的承载能力，桩基能够发挥它的功能，不影响上层结构;Ⅲ类：桩身存在明显缺陷，桩基的承载力已经受到一定的影响;Ⅳ类：桩身存在的缺陷十分严重，已经极大的影响了桩基的承载能力，需要及时进行处理，否则会影响上层结构的稳定。下面展示四类桩基的典型实测曲线。

从上面四张图中可以看出，每类桩基的波形都存在十分明显的差别，其中桩身完整的波形变化比较简单，而桩身存在严重缺陷的Ⅳ类桩基典型实测曲线变化最为复杂，出现数个波峰波谷。当然，在对这些曲线进行分析的过程中，不能简单的根据曲线变化的复杂度来判断桩基的缺陷，还需检测人员发挥自身的专业性，进行专业科学的分析。

5 桩基完整性检测实际案例

本项目南门河中桥施工过程中，桩基采用嵌岩桩设计，为了检测桩基施工完成的质量，使用了低应变法用于检测桩基的完整性。在本次检测当中，所用的检测设备经过标定，并且结合了最新的技术设备（浮点桩基动测仪、内装压电加速度传感器等），有效的降低了检测过程中噪音对信号的干扰，进一步保证了检测结果的科学合理性。本桥梁经低应变法检测桩基共有44根，桩身完整性判断标准，Ⅰ类桩共有44根。

6 结论

为了保证桩基完整性检测的科学合理性，在运用低应变法的过程中，会将被检测桩基视为具有连续弹性物理性质的均质物体，可是实际的桩基性质并不是这样的均质物体，所以低应变法还需要进一步的更新完善，力求让检测结果更接近实际情况，提高检测的效率，减少检测中可能存在失误。

参考文献：

[1]王飞.低应变法和声波透射法在桩基检测中的综合应用研究[J].江苏建材，2018（2）：27-29.

[2]王洁.低应变法和声波透射法在桩基检测中的应用研究[J].科技经济导刊，2020（16）：76.

[3]杨忠.浅谈低应变法在建设工程桩基检测中的局限性[J].建材与装饰，2020（1）：66-67.