浅析低应变法检测基桩完整性技术

浅析低应变法检测基桩完整性技术

叶润龙

广东科跃工程检测有限公司，广东省汕头市， 515000

摘 要：随着社会城镇化建设飞速发展，现有的建筑已开始满足不了人们生活需求。一座座高楼大厦拔地而起，日新月异的建筑工艺也不断涌现出来，在这种大环境情况下，如何保证建筑质量安全是我们首先应当考虑的问题，此时工程检测技术的先进可靠性显得尤为重要，是保证建筑质量安全性不可缺少的一部分。由于建筑工程检测包含了多种检测参数及不同的检测方法，本文主要浅析基桩检测技术中运用较为普遍的低应变法检测基桩完整性。

关键词：桩基；低应变法；桩身完整性

1）试验原理

低应变反射波法是把桩身模拟为一个一维弹性杆件，在桩顶进行平行于桩身轴线的竖向激振，所产生的弹性波从上往下传播，途经桩身阻抗发生变化的部位，部分波会发生反射回桩顶被换能器接受，利用所接受的信号进行分析处理从而检测桩身的完整性是否良好，从而判别桩身缺陷位置及影响程度。

2）试验流程

①试验前准备工作：试验前应当确保桩身混凝土强度等级不小于设计强度等级的70%或预留立方体试块强度不小于15MPa；当满足试验龄期后、采集数据前需清除掉桩顶浮浆、污垢，不得存有积水，桩顶应当打磨平整、密实，桩顶垂直于桩身轴线，桩顶有足够的平整点位进行信号采集；桩身顶部强度、尺寸应当与桩身基本相同；②试验所使用的锤型应当根据现场桩身实际情况来抉择；③基桩动测仪参数设定：根据不同的桩身成桩工艺、桩长、尺寸及强度等因素来设置相应的采样时间间隔或采样频率，通常情况下采样点数不应小于1024点，且时域信号分析的耗时长度在2L/c时间点后延续不应少于5ms。频率信号的上限值不小于2000Hz;设置桩长应为桩身有效长度（即为检测时桩顶至桩底的长度）；桩身波速可以参考以往相同类型桩的测定值进行初步设置；传感器的灵敏度系数应当按照计量证书结果进行设定。④信号采集步骤应当符合下列规定：1.传感器应安装在试验前所打磨平整的混凝土表面上，且耦合剂应当有足够的粘结度（实践表明黄油的耦合性能最好）2.尽量避开钢筋笼对试验产生的影响，激振方向始终与桩身轴线保持平行。3.激振锤击点和传感器安装点的选取应当符合以下规定：对于实心桩，传感器安装点和激振锤击点之间的距离不应小于桩径或者矩形桩边长的1/4，当激振锤击点为桩顶中心位置时，传感器安装点和桩中心的距离宜保持桩半径的2/3；对于空心桩，激振锤击点和传感器安装点应为桩外环厚度的中心处，激振锤击点、桩顶中心及传感器安装点之间的连线所构成的平面夹角宜为90°。如图下图所示：

1-传感器安装点 2-激振锤击点

3）桩身完整性类别判定

I类桩：桩身混凝土密实均匀，整体桩径均匀，波形规则，振幅对称，曲线上只有一个单峰，且左右对称较为连续光滑，阻尼振动衰减，峰所对应的是桩的基频，能见到较为明显的桩底反射。

Ⅱ类桩：桩身局部存在轻微缺陷，桩径存在局部的扩缩径或离析、夹泥等缺陷。波形略微不规则，上下幅度值基本上对称，但局部能看到子波的叠加，趋近于阻尼振动衰减，振动的频率偏高，一般情况下可见到桩底的反射波。时域曲线呈多峰但主峰值明显高于其他峰值。

Ⅲ类桩：桩身存在比较明显的缺陷，如离析、缩径、局部断裂、较为严重的夹泥离析等缺陷,对桩身的结构承载力有较为明显的影响。波形无规则，上下幅值无对称，子波明显的叠加并存在多次缺陷反射波，相位、振幅变化走势无规律。

Ⅳ类桩：桩身存在严重缺陷，如断桩、严重离析等现象。桩身强度和桩身承载力都无法满足设计要求，波形杂乱无章，上下幅值极不对称，阻尼衰减很慢，振幅持续时间很长，振动频率低，曲线呈多峰形状，几个峰值同时出现。

4）常见的异常波形分析

扩径桩：曲线无规律，通常情况会有较为明显的桩底反射波，第一次接收到的反射波和入射波为反相位，后面接受到的反射波和入射波为同相位，扩径的尺寸越大则反射波的振幅也越大，两者成正相关。

缩径桩：曲线无规律，常见桩间反射，在桩身缩径位置所产生的第一次反射波与入射波是同相位的，后续再产生的反射波则与入射波为反相位，反射波振幅的大小和缩径的比例是存在一个正相关的，一般情况下都会有较为明显的桩底反射波。

离析桩：曲线无规律，大部分情况下见不到桩底反射，在桩身存在离析的位置所产生的第一次反射波与入射波是同相位的，振幅和桩身离析成都呈正相关，但频率明显会降低很多，桩身上部严重离析的话会存在多次反射波。

夹泥：曲线无规律，大部分情况下可以看到明显的桩底反射波，存在夹泥的位置产生的第一次反射波与入射波为同相位，后续反射波和入射波为反相位，反射波的振幅大小与夹泥的尺寸深度呈正相关。

断桩：由于桩身在断裂处波阻抗发生突变，从而导致了以下三种情况：上部断裂时曲线往往呈现高频且存在多次同相位反射波、反射波的频率往往偏高，衰减的速度较为缓慢；中部断裂时曲线往往呈现多次同相位的反射波，缺陷的反射波幅值一般较小；当桩身下部产生断裂时候，曲线和摩擦桩的桩底反射较为相像，而且所测得的波速往往会高于正常桩身的波速。

5）案例分析

该桩为混凝土灌注桩，桩径800mm，桩长25.5m。 桩身完整,波速约为3600m/s，桩身设计强度C30，在４m后曲线下降，为粉质砂土较好土层反应,桩底反射波和入射波为同相位，桩底反映明显，故判定该桩为I类完整性桩。 如下图所示：

6）结束语

低应变法检测桩身完整性是一种简便高效、成本较低、耗时短的无损检测方法，但实际检测过程中往往由于检测环境和操作人员自身的主观因素难免导致一些误差，对后期的采集的波形分析产生影响，所以我们必须夯实自己的专业知识，尽可能减少人为误差，才能更准确的判别出桩身完整性情况,当对低应变法所判定的完整性有争议的时候，可利用钻芯法来验证其有效性。

参考文献

【1】陈凡，徐天平等.建筑基桩检测技术规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2014．

【2】孔杰.低应变反射波法在桩基检测中的应用与研究（J）.基层建设，2019（18）.

作者简介：叶润龙，1993--，男，汉，籍贯：江西抚州，职务职称：助理工程师，学历：本科，单位：广东科跃工程检测有限公司，研究方向：建筑工程地基检测，单位所在省市及邮编：广东省汕头市，515000