低应变检测在桩基检测中的应用分析

低应变检测在桩基检测中的应用分析

戴盼盼  吴碧辉

中大智能科技股份有限公司  湖南省长沙市  410000

摘要：低应变法在我国桩基检测领域应用广泛，但不同地区的土质、桩长、桩径等存在差异，因此对低应变法检测技术的利弊有不同的认知。在具体检测中，应加强低应变检测技术应用情况的比较，分析其检测数据，为桩基完整性检测方法的选用提供数据支持。

关键词：低应变检测；桩基检测；应用分析

引言

在工程施工过程中，基础桩是关键部位，因此备受重视。为了保证基础桩的施工质量，有必要引入一系列检测方法。与岩心钻孔法、声波透射法、高应变法等方法相比，低应变检测具有更大的应用优势，比如操作更简单、对场地的要求更少等。在应用该种检测方式时，需根据工程的实际特征，预设低应变检测方案，合理布设检测点，进行不同位置的多次测量，综合多项数据，进行研究分析，判断基桩属于哪种类型，为后续施工提供可靠参考。

1低应变法应用原理

低应变法的应用原理是一维波动理论。在试验过程中，将桩结构视为连续的一维弹性直杆，周围土体均匀，对桩结构的影响为阻尼力。检查员可以用锤子敲击桩的顶部，向桩结构施加脉冲力，此时桩结构将会在瞬态竖向激振的影响下产生竖向弹性应力波，应力波由桩顶向下传递，当出现断桩、离析及桩径改变等现象时，将出现反射波。检测人员可通过分析反射波信息掌握桩结构不同部位的反射信息，判断桩结构是否存在质量问题，并明确质量问题所在的位置等。但低应变法无法准确检测桩结构各质量问题，故当桩结构呈现的变化无明显界面变异时，难以根据曲线信息掌握缺陷位置。此外，当桩结构周围土体或岩体介质阻力过大时，桩结构发出的缺陷信号将被抵消，无法准确检测。

图1-1低应变检测示意图

2桩结构完整性检测现状

受施工条件、方案设计、施工管理、设备应用、施工人员操作等因素的制约，断桩、离析、夹泥、空腔、扩径缩径等桩结构工程问题较为普遍。一旦处理不当，将降低桩结构的承载力，严重威胁上方建筑结构的性能。为避免发生此类问题，可应用桩结构检测技术准确掌握桩结构特点，再采取针对性补救方法，及时解决各类安全隐患，以延长建筑工程使用年限。为实现这一目标，应加强高精度无损检测技术的应用。在桩结构无损检测过程中，检测人员可借助低应变法提高检测结果的真实性和准确性[1]。

3常见桩结构问题

（1）断桩问题。断桩是指桩结构在土体内部发生断裂。这种问题在预制桩和现浇桩中较为常见。预制桩破坏的原因是桩结构在成桩阶段受到较大的外力，在降低桩顶过程中受到的冲击力过大，或混凝土标号与工程建设标准不符、强度不达标等问题而导致灌注桩出现断桩的原因是桩结构混凝土终凝时间较短，无法满足外界压力荷载；或灌注套管拔出过快，导致孔壁出现坍塌及泥水流入，造成混合料内部杂质混入过多。此外，当出现局部断裂问题时，如未及时处理，也会造成断桩。（2）离析问题。离析是指虽然桩结构外表无任何、问题，但混合料配比不当，或原材料存在质量问题及搅拌不均匀、振捣不密实等现象，导致桩结构内部砂石分布不均，使混凝土结构松散或表现为蜂窝状，最终影响桩结构的稳定性及强度。（3）夹泥问题。夹泥指桩结构中混杂过多的泥土，夹泥的主要原因是成桩阶段未按照施工标准做好材料质量控制，使混凝土中进入大量杂质。此外，孔壁坍塌及泥土渗入也会造成夹泥问题的出现。（4）空洞问题。桩结构中存在较大的空隙或孔洞，桩结构中出现空洞是由于混凝土内含有大体积石子，混凝土搅拌不均，导致局部砂石过多，造成空洞问题。（5）扩径问题。扩径是指灌注桩实际桩径大于设计桩径，出现扩径的原因是灌注桩成孔阶段出现孔壁坍塌，或在软土地基施工时受施工因素影响，地基结构发生改变，强度大幅降低，在混凝土冲击及土体侧向压力的影响下，成桩材料灌注阶段桩径扩大。扩径不是病害，但是扩径的原因会导致混凝土出现其他病害。例如，孔壁坍塌会导致混凝土中夹杂泥土等，导致强度降低、地基结构发生改变，进而引发周边沉降、施工成本增加等问题。（6）缩径问题。缩径是指灌注桩实际桩径小于设计桩径，导致这一问题出现的原因主要包括拔管操作不合理、管内混凝土数量不足、混凝土性能较差等。此外，当地基土质不佳时，土体过软或含水量过高也会增加缩径问题的发生概率。在饱和淤泥土体中缩径问题尤为常见，当土体含水量过高时，沉管过程中将受到严重的扰动，而桩管拔出时压力将会直接作用于混凝土中。若混凝土的侧向压力无法低于孔隙水压力，就会使桩径减小，诱发缩径问题[2]。

4低应变检测在桩基检测中的应用分析

低应变检测主要用于评价基桩质量，要求检测人员了解建筑结构、波浪理论、土力学、地基基础、信号处理、振动检测等方面的信息。测试方法如下:

（1）初步工作。进行资料搜集、现场勘探，对基桩工程有初步了解；确定抽检数据、选择桩位、确定检测时间；安装传感器，若是实心桩，在距离基桩中心2/3半径位置安装传感器；若是空心桩，需要保持传感器、激振点在一个水平面，在与桩中心连接时，构成的夹角宜为90°，在桩壁厚一半处安装传感器；结合桩径大小与实际需求，在桩心对称位置安装3个左右传感器的检测点。

（2）激振点、锤击振源确定。在进行现场测试时，准备多种类型的锤头、锤垫，按照实际所需选取；在确定激振点位置时，若是实心桩，在桩中心位置设定激振点；若是空心桩，传感器安装处、激振点在同一水平面，保持与桩中心连线夹角不超过90°，在桩壁厚一半处布设激振点。还需满足激振要求：桩面、激振方向保持垂直，激振点完好、平整，在激振时摈除其他影响因素，实现单扰动；确保激振点与钢筋笼主筋距离达标；在激振时，进行现场敲击试验，选择重量适宜的激振力锤、型号契合的锤垫，在通过宽脉冲得到桩身、桩底处缺陷反射信号信息，通过窄脉冲得到桩身上部所有的缺陷反射信号。

（3）仪器参数设置。主要涉及：要求时域信号记录时间长度达到2L/c时刻后，可适当延续5ms或以上，确定幅频信号分析频率范围上限≥2000Hz；设定桩长时，测定桩底至桩顶距离；在桩身截面积设定时，参考施工截面积；设定桩身波速时，可结合本地区、本次施工同种类型桩测出的测试值来加以设定；设定采样频率或者时间间隔时，需参考桩身、桩长以及频率分辨率等因素选择，原则上来说，要求时域信号采样点数要求≥1024点；结合计量检定与后续校准结果来确定所选传感器的设定值，确保其合理、有效性。

（4）信号质量影响因素判定。进行信号采集、判断，确定影响各阶段信号具体质量的相关因素，主要涉及：桩头处理、激振能量大小、传感器、耦合剂、应力波传播衰减、桩周土层、桩底土层对检测信号的影响等。（5）结果分析。在锤头锤击基桩后，形成激振信号，收集应力波在桩身中传播反射后反射到桩顶各个阶段的数据信息，结合波形图中反射波、入射波的频率、振幅、相位、波形与波的传达时间等特征，综合桩基施工记录、相关地质资料，判定桩身完整性[3]。

结束语

桩结构的施工质量与主体建筑的施工水平和使用寿命密切相关。低应变法具有许多优点，已得到大规模应用。低应变法的优缺点各不相同，检测人员应根据具体需要灵活应用。为了提高低应变法的应用水平，检测人员应明确检测注意事项，确保检测环节规范标准，及时解决检测过程中出现的各项问题，确保检测数据真实准确，为后续施工环节的推进提供有利条件。

参考文献：

[1]陈平月.低应变检测在桩基检测中应用分析[J].科学技术创新,2020,(05):93-94.

[2]朱建文.低应变法在桩基完整性检测中的应用研究[J].四川水泥,2019,(12):126.

[3]潘家瑞,董岳.桩基检测中低应变检测技术的应用分析[J].地产,2019,(20):21.