【摘要】 ?

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低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)是一門基于彈性波理論的新興技術(shù)，在實(shí)際工作應(yīng)用中為準(zhǔn)確全面地評(píng)價(jià)基樁的質(zhì)量，檢測(cè)人員需掌握建筑結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、土力學(xué)、波動(dòng)理論、振動(dòng)測(cè)試、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等綜合理論知識(shí)及實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)。

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【關(guān)鍵詞】

低應(yīng)變檢測(cè) ?波動(dòng)理論 ?

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1、 基本原理

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1． 1基本假設(shè) ? ?

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將樁假設(shè)成一端彈性連接的一維桿件，其材料均勻連續(xù)，信號(hào)延樁身傳播過程中不發(fā)生衰減，樁周土對(duì)樁身應(yīng)力波的傳播不產(chǎn)生影響。

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1． 2檢測(cè)原理 ? ?

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反射波法源于應(yīng)力波理論。基本原理是在樁頂進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位）或樁身截面變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生發(fā)射波，經(jīng)接收、放大濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來(lái)者不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速、判斷樁身完整性和混凝土強(qiáng)度等級(jí)。 ? ?

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2、 基樁檢測(cè) ?

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2． 1測(cè)樁前的準(zhǔn)備工作 ?

（1） 進(jìn)場(chǎng)測(cè)試前首先應(yīng)獲得第一手資料：該工程的成樁工藝、樁長(zhǎng)、樁徑、成樁日期、砼強(qiáng)度等。 ?

（2） 進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，觀察，敲擊樁頭，了解其實(shí)際施工質(zhì)量，如是否樁頭潮濕、夾泥、樁頭疏松、含有泥漿等現(xiàn)象。

（3） 樁頭版頭條須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清理干凈，應(yīng)保證樁頭平整、完好無(wú)破損、并用砂輪打磨出3-4個(gè)直徑8-10cm的光面，作為激振點(diǎn)并利于安裝傳感器，出露的鋼筋應(yīng)倒向兩側(cè)，且不應(yīng)有較大的晃動(dòng)，對(duì)于大直徑樁，須多測(cè)幾個(gè)位置，以得到真實(shí)完整的樁身反射信號(hào)。

?（4） 由于砼強(qiáng)度與其齡期有密切關(guān)系。不同齡期尤其早期測(cè)試結(jié)果差異較大，這些差異表現(xiàn)在判別是離析性質(zhì)缺陷的程度上，有很大的關(guān)系。砼強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，用力棒敲擊樁頭，產(chǎn)生的應(yīng)力波才能有效的沿樁身向下傳播。依據(jù)規(guī)范要求，低應(yīng)變檢測(cè)應(yīng)在樁身達(dá)到齡期后進(jìn)行，尤其是長(zhǎng)樁以及地質(zhì)條件較差的樁，尤為必要。

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2．2野外數(shù)據(jù)采集 ?

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2．2．1振源和傳感器的選擇及其對(duì)信號(hào)的影響 ?反射波法的應(yīng)用前提必須有一個(gè)振源，振源對(duì)測(cè)試效果的影響很大，不同的錘擊方式會(huì)產(chǎn)生相差很大的曲線。一般地說(shuō)，小樁選擇小錘，大樁選擇大錘，較長(zhǎng)的樁宜用脈沖寬的擊振源，才容易獲得樁底反射信號(hào)。?

在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)不同情況，尤其是疑點(diǎn)較大的樁，應(yīng)選擇多中擊振方式，或更換傳感器的位置進(jìn)行對(duì)比，以便作出合理的結(jié)論。

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2．2．2傳感器安裝及力棒的使用 ?傳感器是接受樁身反射信號(hào)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的好壞直接影響波形的采集質(zhì)量，傳感器及電纜應(yīng)選用輕型的，以便于跟蹤響應(yīng)，必須保證傳感器與樁體緊密接觸，同時(shí)，采用時(shí)避免用手按著傳感器，實(shí)踐證明，采用黃油安裝傳感器可獲得較理想的樁身完整性實(shí)測(cè)曲線。 ?使用力棒時(shí)，由于力棒較重，易造成二次沖擊，導(dǎo)致信號(hào)失真。應(yīng)排除二次沖擊的干擾，同時(shí)，力棒敲擊樁頂面不應(yīng)損壞樁頂，防止信號(hào)畸變。現(xiàn)場(chǎng)擊錘人員應(yīng)相對(duì)固定，盡可能進(jìn)行相應(yīng)訓(xùn)練，熟練掌握敲擊的輕重、垂直度等。

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2．2．3信號(hào)的選擇 在檢測(cè)過程中，對(duì)前幾根樁的檢測(cè)至關(guān)重要，可以對(duì)整個(gè)樁身質(zhì)量有個(gè)總體概念，建立初步印象，這樣能夠大大提高檢測(cè)速度。樁身質(zhì)量不理想的情況下，可就地重復(fù)測(cè)試，用不同文件名存儲(chǔ)兩次以上，以便室內(nèi)對(duì)比分析。

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2. ?3數(shù)據(jù)分析 ?

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2．3．1數(shù)據(jù)分析應(yīng)注意的問題 ?

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（1） 果阻抗在樁身的中部或1/3處發(fā)生變化（如縮徑），那么樁尖信號(hào)可能是第二次反射或多次反射，此時(shí)一定要結(jié)合工程資料、曲線特性及同一場(chǎng)地及其它曲線對(duì)比，加強(qiáng)檢驗(yàn)，防止誤判。

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（2） 基土層變化的影響，軟土（如淤泥）或密實(shí)土層（如沙性土）可能使樁身產(chǎn)生不規(guī)則的形狀，造成樁身反射曲線不規(guī)則及波速相對(duì)異常等。 ?

（3） 身截面的變化和樁周土阻力的作用均產(chǎn)生反射波。實(shí)際上，擴(kuò)徑或截面增大同具有使記錄信號(hào)變負(fù)的效果，截面的減少（缺損、離析、縮徑）在曲線上產(chǎn)生一個(gè)正反射，樁側(cè)摩阻力使記錄信號(hào)變負(fù)，但沿樁身不同深度處樁周土波阻抗不同，當(dāng)入射波由軟弱土層進(jìn)入堅(jiān)強(qiáng)土層時(shí)，可近視看作擴(kuò)徑現(xiàn)象，反之，當(dāng)入射波由堅(jiān)硬土層進(jìn)入軟弱土層時(shí)，可近視看作縮徑現(xiàn)象。 ?

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（4） 于非通常配筋的樁而言，樁的配筋率、鋼筋籠分界面對(duì)反射信號(hào)的影響也不可小視，在該分界面上，尤其是該部位為軟弱土層時(shí)，入射波經(jīng)過時(shí),有時(shí)會(huì)產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象。 ?因此分析樁完整性時(shí)，須結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)條件、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖、樁長(zhǎng)、樁徑、樁身砼強(qiáng)度、成樁記錄以及施工工藝等方面綜合考慮。

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2．3．2砼強(qiáng)度與波速的關(guān)系 ?波速與砼強(qiáng)度有良好的相關(guān)性，樁身強(qiáng)度高質(zhì)量好。其波速也高，反之，波速也低，但這只是一種定性的關(guān)系。因?yàn)橛绊懖ㄋ俚囊蛩赜泻芏?，如砼的配合比、骨料種類及粒徑大小、養(yǎng)護(hù)條件、齡期、鋼筋含量等。有關(guān)文獻(xiàn)指出可依據(jù)下列公式建立強(qiáng)度與波速的關(guān)系：

fcu=4.18×e0.49v ? ?式中：fcu為樁身強(qiáng)度（MPa），v 為樁身彈性波速（Km/s）

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3、 樁身質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn) ?

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國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2003）沒有明確樁的完整性分類所應(yīng)采用的具體物理量或參數(shù)，也未定義樁的完整性類別與標(biāo)準(zhǔn)，低應(yīng)變測(cè)樁在評(píng)價(jià)樁的好壞時(shí)，主要依據(jù)實(shí)測(cè)曲線的形狀、振幅大小以及樁身波速的高低來(lái)綜合判斷的。 ?

Ⅰ類樁：波形規(guī)則衰減、樁身砼完整、無(wú)不良缺陷、波速正常、混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

Ⅱ類樁：波形小畸變、樁身砼基本完整，有小缺陷，波速基本正常，砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

Ⅲ類樁：波形有明顯的缺陷反射，樁身有較嚴(yán)重缺陷，波速較低或呈低頻曲線，但不是斷樁等嚴(yán)重缺陷且砼強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。 ?

Ⅳ類樁：波形有多次樁間缺陷反射，波速偏低，樁身有嚴(yán)重缺陷或斷裂等。 其中Ⅰ類樁為優(yōu)質(zhì)樁，Ⅱ類樁為合格樁，Ⅲ類樁為需要經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算分析，采取處理后可以使用的樁。

Ⅳ類樁為不合格樁。

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在樁的質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)方面，目前有許多不統(tǒng)一之處，應(yīng)在實(shí)際工作中去完善，使檢測(cè)結(jié)論更明確、實(shí)用。

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4、 適用范圍 ? ? ? ?

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本方法適用于檢測(cè)混凝土的樁身完整性，判定樁身缺陷程度及位置。它的有效樁長(zhǎng)（長(zhǎng)徑比L/D）是通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，長(zhǎng)徑比通常在20~30之間，檢測(cè)的效果也比較理想。有些報(bào)道說(shuō)他們有能力或曾經(jīng)測(cè)過長(zhǎng)達(dá)50多米的大直徑樁，且樁底有明顯的反射，我認(rèn)為它可能會(huì)有以下幾種情況：其一，確定偶然測(cè)到了，如果是真實(shí)的話，該樁強(qiáng)度一定很高，且均勻性較好，樁周土阻力很小，顯然這種情況是個(gè)別現(xiàn)象；其二，原帶有尾部微小波動(dòng)噪聲經(jīng)數(shù)十倍或數(shù)百倍放大指數(shù)放大后的噪聲峰恰在樁底附近，而誤判為樁底反射信號(hào)；其三，淺部缺陷多次反射恰在樁底反射波附近而誤判為樁底反射波。因此，50米以上的樁用低應(yīng)變極難檢測(cè)，建議用聲波透射法檢測(cè)。

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5、 結(jié)束語(yǔ)

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利用反射波法檢測(cè)樁的完整性，可以及時(shí)全面的查出基樁的質(zhì)量隱患，為及時(shí)穩(wěn)定地處理基樁工程事故提供依據(jù)，便于有針對(duì)性地采取補(bǔ)救措施，防止重大安全事故的發(fā)生，減少工期延誤，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采集的傳感器精度的提高，為動(dòng)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，提供了有利的前提。在分析處理方面，應(yīng)不斷開發(fā)應(yīng)用新的技術(shù)手段，同時(shí)，也需要檢測(cè)技術(shù)人員的歸納總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，提高動(dòng)測(cè)水平。