浅谈低压应变检测技术在桩基检测中的应用分析

浅谈低压应变检测技术在桩基检测中的应用分析

李振琪

广西博建检测技术有限公司 广西 南宁 530000

摘要：桩基是工程建设中的基础结构，所以在工程建设中，一旦桩基出现问题，将会导致整个工程的失败。想要确保其质量达标必须提高桩基的安全性能，保障其安全性能够满足工程需求。因此，我们需要对桩基的质量检测进行严格把关和控制。本文对桩基施工中常见质量问题，低应变反射波法在桩基检测中的应用要点进行阐述，希望在工程建设方面做出一点贡献。

关键词：低应变法；桩基检测；应用；注意事项

1. 低应变桩基检测概述

低应变反射波法以一维波动理论为理论基础，视桩周土对桩的支承作用于为桩底一作用力，通过频域分析和时域分析来判定桩体的缺陷类型。通常反射波法是根据缺陷反射波的相位，将桩身缺陷分为缩径类缺陷和扩径类缺陷，而不做具体缺陷性质或名称的判断。我们只要对缺陷反射波的曲线特征进行深入分析，并对各种可能形成缺陷的地质、施工环节与成桩后的养护环境及外力作用进行研究，就有可能做出具体缺陷种类的判断，这样有利于对缺陷的验证与处理。

二、桩基检测技术中应用低应变法的要求

2.1目的和设备要求

有些基桩埋藏较深，在地面难以测定其质量和状况，此时需要采取特殊方法检测隐藏的基桩部分。低应变法主要是用于检测混凝土桩的完整性，判断桩体缺损情况和部位。检测的仪器设备一般是采用瞬态激振设备和稳态激振设备。其中瞬态激振设备包括可引起款脉冲以及窄脉冲的锤和锤垫，能装有力传感器的力锤。稳态激振设备则配备可调激振力、扫频范围在10-2 000 hz之间的电磁式稳态激振器。且检测仪器的参数应符合国家相关标准，具有收发信号、存储和分析信号的基本能力。

2.2操作方法

1）受桩体要求。桩体的硬度应符合国家建筑的相关标准；整个桩基的材料、承受力和横截面积都应保持前后上下一致；桩面保持光滑、平整、紧密，且和地面保持垂直。

2）检测参数设定。信号分析的频率不低于2000 hz；设定桩长为操作长度，将桩体面积作为操作区域；桩体的波速根据具体的桩型进行设定；搜集信号的频率应根据桩身、桩长的具体情况而设定；传感器的参数要根据测试结果设置。

2.3操作要求

仪器与桩体成90度，装备仪器时使用的耦合剂需要要足够的粘性。实心桩和空心桩的激振点位置要有所区别，激振点与传感器的位置要避开钢筋分布地带。瞬态激振器的仪器选定要根据实地测验后选取合适的零件；而稳态激振则要在既定的频率下收取信号，并根据桩体实际情况设定相应的激振力。此外，在低应变检测资料中应记录下桩体完整性检测的信号曲线。

三、低应变法在桩基检测中的应用要点分析

  3.1检测原理

　　桩基整体质量产生问题的主要原因在于桩身的倾斜和桩完整性这两个方面。如果这两个方面的其中之一出现问题，将会直接影响着后续施工的顺利开展。所以，在施工之前，必须做好桩基的质量校核，这也是确保工程完整的关键所在。这里我们介绍低应变反射波法。这种检测方法主要是基于一维波动方程之上，把桩转化成一维弹性均质直杆的模型，并且模型方向呈为纵向，在桩顶部位置处提供瞬态激振后使桩身产生纵向应力波，从而使应力波在桩身从上而下传播。在传播的过程当中，如果桩身混凝土波阻抗数值出现偏差的话（这里所说的偏差主要表现为两种，一种是桩基自身存在缩颈或者扩颈所造成的数值上的偏差，一种是截面材料存在的物理性能的偏差），则会使应力波产生异常变化。主要体现为在桩身截面部位产生反射、入射或者透射等变化。基于此，可以结合反射、入射或者投射等传过来的相位参数、波形参数、频率参数、振幅参数以及波的到达时间等相关特征参数来对桩身混凝土缺陷情况、缺陷位置等完整性等方面的质量情况进行判定。

  3.2检测注意事项

  为了保证桩身的完整性，需要在应用低应变反射波法的过程当中，对其数据进行确切的监测及记录，并绘制准确的实测波形图。另一方面，为了防止检测中出现检测干扰，在实际的操作过程中我们需要在以下几个方面上加强注意：

  1）桩基桩头处理。若桩基的桩头部位的混凝土比较松散，那么检测过程中产生的激振信号出现震荡的现象，数值不稳定，从而造成波形出现相似性，导致误差。所以，在检测之前，我们需要对桩基的桩顶进行核实，检查装顶是否坚硬，是否密实，是否达到标准。除此之外，为了保障其激振信号的准确性，我们还需要把其表面的混凝土进行打磨，直到呈水平状态为止。

2）做好传感器耦合处理。为了避免检测信号出现偏差，首先我们需要阻止外界的影响和干扰，比如把传感器进行耦合处理，用到的材料可以是石膏，黄油或者橡皮泥，严格控制粘结的程度，越薄越好。安装完毕之后还要检查桩顶和传感器的位置，二者需要保持垂直状态才可以，并且为了检测结果更真实，还应该检查二者之间是否存在砂砾和缝隙，如果存在，应做及时处理。

  3）科学设置激振点和传感器的检测位置。为了使桩基波形更准确，更真实，我们应该避免负向反冲波的产生，这就需要控制好传感器和激振点之间的距离，如果距离太小，则会造成负向反冲波，并且这种情况一旦产生，将会遮盖桩身的浅部缺陷，从而影响波形分析。通过多次工程实践和相关数据显示，在设置激振点的时候，如果以桩为中心，在距离桩中心2R/3位置处安装传感器，产生的波形更为真实。

　　除此之外，在确定传感器位置和选择激振点的过程中，我们应尽可能地排除因钢筋笼主筋所带来的不良影响，避免素混凝土和钢筋笼主筋交界面部位处因为阻抗数值的变小而错误判定为离析或断桩等桩基问题。

3.3信号分析时要注意的事项

1）信号准确性问题。使用低应变法测试桩身完整性时，时域收集信号的准确性是桩身缺陷判定是否正确的重点。测试信号要使应力波于桩身传递阶段桩身波阻抗改变的真实反映。导致信号失真大概有如下几点原因：①桩头处置不彻底；②传感器设置不当；③锤的选取不合理。

2）应力波的衰弱。时域信号在传送环节能量慢慢分散，尤其是当桩和土的密度类似时，波衰弱很快，此时的波实际为3D球面波，无法简单看作一维波。在展开桩身完整性量化研究时，要把信号实施指数放大处置，以消除由于土阻力而造成的信号衰弱所引起的缺陷量改变。

3）波速筛选。在缺陷量化研究时，波速筛选直接关系着缺陷部位的判定。当时域曲线上没有桩底反射也没有异常缺陷信息叠加时，波速要选择同个工地可靠桩的平均波速，没有明显桩底反射的基础不可以实施量化。对缺陷产生在桩中间的桩要提高警惕，应该产生桩底的位置是缺陷的再次反射或者桩底应十分小心，并注意上段缺陷反复反射的情况。应结合平均速度来识别桩底的异常反射属于桩底或者缺陷。

4）桩边土层的作用。在对基桩展开低应变法检查时，要全面考量桩边土层对所收集波形曲线的作用。检测者通常只留意到桩身波阻抗改变引起的信号反射，忽视了应力波在桩身内传递时，既受桩身材料、刚度和缺陷的作用，也受桩边土层模量多少的作用。当桩边土由软土层变为硬土层时，收集的波形曲线将在对应部位出现相似扩径的反射波，且当桩边土由硬土层变为软土层时，收集的波形曲线将在对应部位出现相似缩径的反射波。若不考量桩边土对收集波形曲线的作用，不清楚桩侧的地质环境，极易对基桩形成误判。

四、结束语

为确保桩基稳定可靠，需采用合理的方法对其性能加以测试。低应变反射波法具有诸多优势，但在实际应用中还需进一步完善。只有不断改善检测仪器的性能和质量，研究更优越的桩基检测技术，把桩基检测方法与智能信号分析方法结合起来，桩基检测技术才能得到更长远的发展。

参考文献：

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　　[2] 聂志虎.桩基检测技术在建筑工程中的应用[J].绿色环保建材，2019（4）：212，215.

　　[3] 阮金友.桩基检测技术在高层建筑工程中的应用研究[J].房地产导刊，2019，11（13）：68-69.