低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的應(yīng)用

青海省核工業(yè)地質(zhì)局 臧麗萍

低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的應(yīng)用

青海省核工業(yè)地質(zhì)局 臧麗萍

一、低應(yīng)變反射波法的原理

低應(yīng)變反射波法是以一維彈性理論為基礎(chǔ)的。在該檢測方法中，將需要檢測的樁簡化成1根一維彈性細(xì)長桿（具有一定的約束力），假設(shè)樁身材料均勻（或分段均勻）且各向同性，當(dāng)有一脈沖力施加到樁頂時，其中就會有彈性應(yīng)力波產(chǎn)生，此時樁身的動態(tài)響應(yīng)可以被安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮眨M(jìn)而可以分析出應(yīng)力波的變化特征，最終即可判斷出樁身質(zhì)量及其完整性。在分析檢測過程中，主要用到以下公式。

式（1）中，Z為波阻抗，ρ為樁身材料密度，c為波速，A為樁身截面積。

式（2）中，Vi為入射波波速，Vr為反射波波速。

式（3）中，Z1，Z2分別為1，2的波阻抗。

式（4）中，c為波速，Δt為時差，L為缺陷深度。

二、現(xiàn)場測試時的控制要點

1.測試時間?；炷翉姸葧S著其齡期的增加而增加。當(dāng)混凝土強度和彈性模量達(dá)到一定值的時候，用鐵錘在樁頭敲擊樁體中就會產(chǎn)生一定的應(yīng)力波，并且應(yīng)力波會在樁體當(dāng)中傳播。但如果樁體的彈性模量較小時，就算有再大的敲擊能量，也不會有應(yīng)力波出現(xiàn)。因此，應(yīng)在樁身混凝土達(dá)到一定齡期之后再進(jìn)行相關(guān)樁檢試驗。一般樁檢試驗都在成樁14 d后進(jìn)行，對于長樁來說更應(yīng)如此。對于預(yù)制剛性樁，由于打入時樁的側(cè)摩阻力具有一定的時效性，剛打入時樁所具有的摩阻力與打入后7 ～14 d的摩阻力有很大差距，因而需要在樁被打入后立即進(jìn)行檢測，這樣有利于獲取樁底反射。需要注意的是，若預(yù)制樁是被靜壓打入的，則應(yīng)在相鄰樁打入之后再進(jìn)行檢測。

2.樁頭處理。處理樁頭時，首先應(yīng)確保其達(dá)到設(shè)計的有效標(biāo)高，其次必須將樁頂?shù)奈勰?、積水清理干凈，樁頂松散部分應(yīng)被開鑿至露出嶄新截面，并且應(yīng)確保其具備一定強度，尤其應(yīng)確保傳感器的安裝部位及錘擊點平整、堅實。如果樁頭在松散部位安裝傳感器，那么測得的信號就會不理想，甚至?xí)y不到信號；如果錘擊點過于松散，就會導(dǎo)致大量能量被消耗，致使樁體無法被整體激振，最終會影響整體質(zhì)量。對于樁頭露出的鋼筋籠，應(yīng)選擇適合的高度將其分開。如不對其進(jìn)行適當(dāng)處理，敲擊時鋼筋上產(chǎn)生的振動反射波會疊加于入射波中，最終會對識讀淺顯部位的缺陷波形產(chǎn)生一定影響。在樁檢現(xiàn)場，應(yīng)保持無其他振動；不能邊破樁頭邊測試，否則破樁頭的風(fēng)鎬聲和氣泵聲會導(dǎo)致傳感器無法分辨觸發(fā)。對于預(yù)應(yīng)力管樁，當(dāng)樁身混凝土已與法蘭盤緊密結(jié)合，就可以不再進(jìn)行任何處理，否則就需要鋸平樁頭，如果承臺或墊層與樁頭相連，則需將其斷開。

3.安裝傳感器。檢測實心樁時，應(yīng)將傳感器安裝在平整樁面的2R/3堅實處。空心樁的傳感器安裝點與激振點的平面夾角應(yīng)≥90°，并且要遠(yuǎn)離激振點以及樁頭露出鋼筋的位置（一般需要＞ 50 cm），以免雜波對檢測造成干擾。如果樁的直徑較大，則可以安裝2個或2個以上傳感器。

4.錘擊激振。錘擊激振時，需要考慮錘體的質(zhì)量、材質(zhì)以及錘墊厚度等問題。如果錘擊脈沖過寬，就會將樁身的淺部問題掩蓋；如果錘擊脈沖過窄，則會出現(xiàn)應(yīng)力彌散現(xiàn)象。另外，如果錘擊的能量過小，就很難使整個樁體產(chǎn)生激振。

如果錘擊碰撞的時間較短，其聲音較為清脆，則其頻率就較高；如果碰撞的時間太長，并且聲音過于沉悶，其頻率就會偏低。在樁土系統(tǒng)阻尼的作用下， 高頻率震源會很快出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，但其穿透力在判斷淺部缺陷時具有一定優(yōu)勢，可由于震源頻率高時會有大量沖擊主頻產(chǎn)生，會導(dǎo)致信號出現(xiàn)漂移，因而對濾波的要求比較高；低頻震源能夠?qū)⒉缓侠淼恼袷幭簦洳ㄋ倨?，穿透力較強，并且衰減速度較慢，所以對深部缺陷以及大、長樁的檢測效果較好。

錘擊時，應(yīng)注意合理把握輕重，做到一錘定音（垂直），避免連續(xù)敲擊，并且要讓力棒自由下落（一般來說，最佳高度為50 cm）。但如果測試時存在較大干擾，則可以增強信號，提高信噪比。

5.防治干擾。在檢測現(xiàn)場，常見的干擾一般有振動與機(jī)電兩種類型。振動干擾如打樁等，交流干擾多是信號、電源的輸入端感應(yīng)等。如果地面潮濕、下雨或者周圍存在強電磁場，則可采取將信號線懸空和換用直流電源的方式進(jìn)行防治。注意不要用手直接碰觸信號線的裸露部位。