低应变法在旋挖桩基检测中的应用

低应变法在旋挖桩基检测中的应用

张怡杰

身份证号码: 620111199403283019

摘要：随着建筑行业的快速发展，桩基检测的重要性日益凸显。作为建筑物的基础结构，桩基质量对于建筑物的安全性和稳定性有重要影响力。旋挖桩基作为一种在粘土、粉土、砂砾石、卵石、强风化基岩地质条件下，十分常用的桩基类型，其检测工作，对于确保施工质量有重要意义。低应变法作为一种常用的桩基检测法，具有无损、快速、简便等优点，被广泛应用于旋挖桩基检测中。本文将介绍低应变法的原理、适用范围，及其在旋挖桩基检测中的应用方法，期望能够为相关工程提供参考。

关键词：低应变法；旋挖桩基；检测

一、低应变法介绍

（一）原理

低应变法基于一维波动理论而运作。简单来说，就是将桩视作在均匀介质中的一维弹性杆件，在桩顶施加轻微的冲击力，该力量会产生一个应力波，此应力波会沿着桩身传播，其传播速度也就是波速，基本上可代表桩身的性质。如果应力波在传播过程中，遇到了桩身缺陷或桩底反射，那么就会产生反射波和透射波。对这些波的传播过程进行详细分析，就能推断出桩身的完整性、缺陷的位置以及波速等信息。低应变法的检测示意图如图1所示：

图 1低应变法检测示意图

（二）适用范围

目前建筑工程旋挖桩基的桩径通常在0.8mm~2.4m之内，桩长一般在80m内，属于隐蔽性工程，出现缺陷的概率较高，进行质量检测的紧迫性强[1]。低应变法在桩基检测中具有广泛的应用面，主要适用于各类混凝土桩和钢桩的检测。由于具备无损、快速、简便等优点，低应变法在长度较小的基桩检测中极具应用优势。然而，低应变法也有一定的局限性。例如，对于长桩或直径较大的基桩，由于应力波的传播受多种因素的影响，低应变法的精度会降低；对于存在多层土壤或岩石的情况，需结合其他检测方法进行综合分析，才能得到更准确的结果。

二、低应变法在旋挖桩基检测中的应用

（一）旋挖桩基检测数量

在进行旋挖桩基检测时，检测人员首先应确定桩基检测的具体数量。根据JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规范》，对桩基数量的确定应基于如下原则：对于甲级桩基，或地基较复杂的桩基，抽检数量多于20，且高于桩基总数30%；对于其他桩基，抽检数量高于项目总桩基数的20%，且多于10[2]。在确定桩基数量的过程中，检测人员还应关注建筑物的重要性、施工场地的地质条件，以及施工质量风险等级等因素。对于关键的建筑物或地质条件复杂的施工场地，检测的比例应相应提高，这也符合技术规范的要求，主要是为了确保桩基的质量和安全性。在实际操作中，工程师需根据具体的施工情况和工程要求，制定合理的检测方案，确定需要检测的桩基数目。

（二）低应变法使用要求

在使用低应变法进行旋挖桩基检测时，需满足一定的技术要求，以保证测试结果的准确性和可靠性。在进行测试前，检测人员需对使用的传感器和仪器进行检查和校准，确保其处于良好的工作状态。在检测过程中，冲击力的施加要做到适度，既要保证产生的应力波能清晰地反映出桩身的缺陷和反射，又不能因应力波过大，造成桩身受损。对于传感器这一设备，应将其安装在平整、干净、干燥的位置，以确保信号传输的质量。应避免将传感器与激振点安装在钢筋笼主筋附近，以免在检测过程中受到干扰。《建筑基桩检测技术规范》中要求将传感器检测点安装在桩心对称位置上。如果是实心桩，安装在距离桩中心2/3半径处较适宜。检测人员应使用黄油粘结剂粘贴传感器，确保其与桩身紧密耦合。

在测试过程中，检测人员需及时记录环境因素如风速、温度等，以便后续进行数据分析。测试结果应结合施工记录、地质勘察报告等资料进行综合分析，以提高结果的准确性和可靠性。

（三）低应变法使用步骤

低应变法在旋挖桩基检测中的应用，涉及一系列复杂的步骤，通过遵循这些步骤完成检测，可确保测试结果的准确性和可靠性。在施工前，检测人员需对所有的桩基进行低应变法检测，记录每个桩的波速和波形特征，了解施工前桩身的状况（包括桩径、桩长、埋深等数据），为后续的对比分析提供基础数据。

在施工完成后，对已完成的桩基，要进行低应变法检测，通过对比施工前后波速和波形特征的变化，判断是否存在施工质量问题，包括裂缝、断裂等。对于存在缺陷的桩基，需进行进一步的钻芯取样或开挖验证，以确定缺陷的性质和位置。在钻芯取样中，检测人员可通过钻孔，取出桩身的芯样，到实验室中进行分析，以确定桩身的具体状况；在开挖验证中，可通过开挖桩周边的土壤和岩石，直接观察桩身的外观和完整性，判断桩基的质量和安全性。

根据检测结果和验证结果，应对存在缺陷的桩基进行处理。这一环节中的处理方法包括修复裂缝、填补缺陷，或对桩身进行加固等。处理完成后，应再次进行低应变法检测，或选取其他必要的检测方法，以确保桩基质量和安全性符合要求。对于未进行低应变法检测的桩基，可进行一定的常规检测，包括静载试验、动载试验等，以获取更全面的桩基性能信息[3]。通过将这些检测结果与低应变法的结果相互印证，可提高施工质量控制水平。

在建筑物使用过程中，也应定期对桩基进行复测。随着时间的推移，桩基会受到各种因素的影响，如土壤压力、地下水位变化等。通过定期复测，可及时发现桩基存在的问题或病害的变化趋势，采取相应的维护和加固措施，确保建筑物长期、安全使用。

（四）检测结果分析方法

在低应变法的应用中，检测人员用到的分析方法主要包括对波速和波形特征的解读。波速是指应力波在桩身中传播的速度，它可反映出桩身的材料性质和完整性状况。如果波速出现异常或波动较大，表明桩身存在缺陷或质量问题。实际检测中，检测人员一般需计算平均波速值，在工艺、地质条件、桩型相同的桩基中，可取出5根以上的样本计算波速的平均值，得到桩基的质量参数。

波形特征是指应力波在桩身中传播时发生的形态变化，检测人员通过分析波形是否出现畸变、反射等异常现象，可判断桩身是否存在裂缝、断裂等缺陷。一般需要用到如下公式：

式中，x表示传感器安装点与桩基缺陷间的距离，单位一般为m；Δf′代表幅频曲线上缺陷间相邻谐振峰间频差，单位为Hz；Δtx代表缺陷反射波峰与速度波第一峰间的时间差，单位为ms；c代表波在桩身中的传播速度（m/s），可取平均值。

结合施工记录、地质勘察报告等资料，检测人员可对测试结果进行综合分析，提高检测准确性和可靠性。为更准确地判断桩身的完整状况和缺陷位置，可采用数值模拟方法，对测试结果进行模拟分析。通过建立数值模型，模拟应力波在桩身中的传播过程并预测其行为特征，将模拟结果与实际测试结果进行对比分析，可更准确地判断桩身是否存在缺陷，确定缺陷的位置和性质，提高低应变法的应用效果。在出具检测报告的过程中，通过综合分析上述结果，可全面判定桩身的完整性、桩身是否断裂、截面是否突变、是否存在离析/缩径/夹泥等问题，形成完整的报告。例如，通过分析桩基是否有柱底反射外的反射，就可判定桩基是否完整；如果桩身缺口处反射波与入射波同相位，则说明桩身存在半断裂的情况。

结语

综上所述，低应变法在旋挖桩基检测中起到了至关重要的作用。通过合理运用低应变法，可有效地检测桩身的完整性、缺陷位置以及波速等信息，为施工质量管理提供有力支持。在实际应用中，应根据具体情况，选择合适的检测方法，以提高检测结果的准确性和可靠性。随着科技的进步，相信低应变法在旋挖桩基检测中的应用，将得到进一步完善，为建筑行业的发展提供更加可靠的技术支持。

参考文献

[1]邢立辉,黄澧,何成等.基桩完整性检测常用方法的应用及对比分析[J].四川建材,2023,49(05):108-110.

[2]陈孟超,蒋崎乾.桥梁桩基检测关键技术及应用研究[J].交通世界,2023,(27):106-108.

[3]罗云烈,鲁传恒,陶华飞等.多种检测方法在软土地区桥梁桩基检测中的综合应用[J].城市道桥与防洪,2023,(11):215-218+326.