浅析桩基检测中低应变检测法的应用

浅析桩基检测中低应变检测法的应用

张立业

深圳市勘察研究院有限公司

摘要：低应变检测法作为一种比较高效率的桩基检测手段，极大的提高了桩基检测的效率和准确性，为桩基础的应用和发展做出更大的贡献，因此得到广泛的推广应用。由于桩基工程属于一项极为复杂的地下隐蔽工程，这就要求检测人员必须规范操作流程，并严格依照该流程来进行实施。本文就桩基检测中低应变检测法的应用进行探讨，以供参考。

关键词：桩基检测；低应变检测法

1.引言

步入新世纪，社会经济进入极速发展时代，同时建设项目也不断增多增大。因此，涉及到工程桩基础施工的基桩质量的检测也凸显重要。建筑工程中的桩基大多位于地下，因此在进行检测工作时，无法采用比较简便安全、精确可取的方法对其施工质量进行直接的检测。另外，由于桩基施工过程中容易出现相应的质量问题，一旦桩基施工质量不达标将会影响到整个上部结构的质量与安全。相对于高应变法、声波透射法以及钻芯检测法等检测方法，低应变检测法的操作步骤较为简单，并且检测数据来较为精确、检测工作的费用也相对较低。因而，现阶段这一检测方法得到了广泛的应用。

2、低应变检测技术的工作原理

在应用低应变检测技术时，我们假定桩身是一个一维的桩，并且桩的长度远远大于其直径，同时待检测的桩是弹性杆件。该检测技术以一维弹性杆平面应力波的波动理论作为检测技术的基础。在受到桩顶锤击力的作用之下，桩身将产生一种沿桩身由上向下传播的压缩波。这一过程中，反射与透射波将会伴随着桩身的施工状况出现明显的波阻抗Z的变化。同时，波阻抗Z的变化将会影响到反射波的幅值以及相位的大小。实际检测中，桩身的材料密度ρ以及桩的横截面积A与桩身的波阻抗Z之间存在着较为密切的线性关系，即：Z=ρCA。通过上述的线性关系式，我们能够判断并解释两个界面之间的差值变化，这也是作为判断桩身质量检测工作的重要依据。检测过程中，如果某一桩基中的一处存在一个相应的波阻抗变化界面上部的波阻抗为Z1，其对应的上部波阻抗为Z2。一旦这两者之间的波阻抗处于相等的状态，那么就可以说明该桩截面是没有存在缺陷问题的。但是，如果前者的波阻抗大于后者的波阻抗，那么就說明相应位置处存在着一定的缺陷。虽然低应变检测技术的原理较为简单，但是实际的检测工作较为繁琐，并且对于检测人员的技术要求也比较高。

3、桩基检测的分类标准

建筑工程桩基检测规范中明确提出，在进行桩基的完整性检测工作中，桩基的质量标准可以大致分为四类：首先，就是Ⅰ类桩，该等级的桩基其施工质量比较好，同时桩基的成型较为完整，桩基检测工作中波形也较为正常。此外，该类桩的混凝土抗压强度也要满足设计的标准与要求；其次，就是Ⅱ类桩，该等级下的桩基施工质量基本能够满足规范的相关要求，并且桩身基本上保持完整。但是，该类桩的局部会存在着较小的缺陷与问题，从而导致桩基截面出现缩小的问题。此外，该类桩基检测波形要保证基本规则，并且检测过程中波速要保持基本正常，同时桩身混凝土的抗压强度也要符合设计的要求；另外，就是Ⅲ类桩，该类桩的桩身存在不足，但是桩身不存在断桩的现象，同时该类桩的桩身混凝土抗压强度要达到设计标准的80%到100%。最后，就是Ⅳ类桩，该类桩基存在着严重的施工质量问题，并且桩身存局部存在着断桩、缩径等严重的质量缺陷。另外，检测过程中桩基检测波形图会出现明显的不规则图像，此类桩将会作为废桩处理。

4、桩基检测中低应变检测法的应用

在进行桩基的检测工作中，主要用到的方法有高应变法和低应变法。但是，高应变法在应用过程中将会在桩基顶端作用较大的能量，因而会对桩身产生一定的影响。在应用低应变法进行桩基检测时，主要是在桩基的顶端位置处作用较小的能量，不会对桩身产生较大的影响。当桩顶产生沿桩身向下传递的纵向振动速度波时，一旦与变异波相遇，那么就会阻抗速度波继续向下传播，这样一来速度波就会产生反射和透射现象，进而对桩身的施工质量进行判断。

4.1低应变检测前的准备工作

在进行桩基的检测工作之前，检测人员首先要对桩基的施工材料进行了解与研究，进而可以对桩基的施工工艺以及桩径桩长等要素进行了解。同时，对资料进行了解还可以明确桩基的成桩日期以及混凝土强度等信息。检测人员进入到桩基检测现场之后，首先要对桩头的完整性进行检测，这时可以轻敲桩头，从而可以基本了解桩基工程的施工质量，以便对以后的检测工作做出指导。

4.2桩基检测的基本假设

在进行桩基的检测工作中，主要有以下几点假定：首先，假定桩基的材料分布均匀，同时假定桩基是一个等截面的细长杆；其次，假定桩基的变形截面始终保持水平，并且桩基截面始终保持平行；另外，假设桩基截面上的应力是均匀分布的。此外，假定桩基混凝土的结构中纵波波速以及缺陷位置等因素可以根据可根据式子C=2L/t判断。其中，式中的C是桩基纵波的传播波速，单位为m/s；式子中的L为桩的桩长，单位为m；式子中的t是反射波到达桩顶面的传播时间。检测过程中，通过观察仪器屏幕上所显示的波形曲线可以对桩基的质量进行相应的判断。

4.3低应变测试数据的取得

在进行检测过程中，需要将加速度传感器使用凡士林或橡皮泥等材料粘在桩基的顶部，同时还要使用手锤对桩基的头部进行敲打，并且敲打的位置要分散、全面。一般来说，手锤敲打的质量将会对信号的采集工作产生重要的影响，因而要控制敲打工作的质量。通过进行多次的敲击工作，可以得到相应的数据接收信号，同时也可在显示屏幕上进行相应的数据编辑、选择以及求平均等工作。通过对数据信号进行相应的迭加平均计算，能够显示出桩基的变化以及桩基周围土的效应。

4.4低应变检测数据的处理

一般来说，在进行数据的处理工作时，要将采集器中的数据信号传送到相应的计算机中，进而使用计算机中相应的软件进行处理。一方面，在进行数据的处理时要找出“桩基的反射”数据信号。这一过程中如果桩基的反射数据不够明显，那么检测人员可以使用数据信号的放大功能进行相应的处理。另一方面，要对桩基混凝土材料的波速进行调节。一般来说，调整桩身混凝土材料的波速主要会用到两种手段。其一，就是在已知桩长的前提下，工作人员可以依据桩基的桩底反射波到达桩基顶的时间进行波速的计算。其二，就是在已知混凝土强度的前提下，通过相应的公式进行计算。另外，就是对桩身的施工质量进行分析。现阶段，虽然我国的低应变检测技术已经得到了广泛的应用，但是在实际的应用过程中还存在着一定的问题。首先，对于波速的测量工作有较大的偏差；其次，对于桩基反射信号以及曲线信号的把握还存在问题。此外，没有对外界环境的影响进行充分的研究与考虑。在进行桩身检测的过程中，桩基底部土质的沉淀也会对桩基的检测工作产生一定的影响，因而检测人员在进行检测工作时必须要充分考虑外部环境因素对检测曲线所造成的影响。最后，检测部门要注重及时更新先进的检测技术，同时还要加强对检测人员专业知识以及检测技能的培训，以提升桩基检测工作的质量与水平。

5、结束语

进入二十一世纪以来，伴随着国内建筑行业的不断发展，我国桩基检测技术得到了显著的提升。但是，随着建筑工程施工规模以及施工难度的不断提升，我国对于桩基工程的质量要求越来越高，这就给桩基检测工作提出了更高的要求。因而，检测人员在进行桩基的检测工作时，要注重低应变检测技术的应用，控制好检测过程中的精度，提升检测工作的质量与效果。

参考文献：

[1]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014.

[2]葛天兴.桩基检测中低应变反射波法的实践应用[J].河南科技，2014，（18）：60-61.