低应变法检测桩基基础工程的桩身完整性分析

张明华

摘要：对于大型工程项目建设来说，要想保证项目的质量及安全，就需要对桩基基础的稳定性进行检测，确保桩身的完整性，进而满足工程施工安全稳定性的基本要求。低应变法是桩基基础工程检测常用的技术方法，具有检测成本低和操作便捷以及检测数据准确性高的优势。但是在工程桩基应用实践中，由于多种因素的干预，导致桩身完整性检测结果的准确性受到影响。基于此，本文针对具体工程案例，对低应变法检测桩基基础工程的桩身完整性开展分析，确保工程桩基基础稳定性，同时也为业内人士对于这方面的研究提供一定的参考或借鉴。

关键词：低应变法；桩基基础工程；桩身完整性；检测

桩基基础是一种深埋地下的成桩方式，在上层建筑长期压力的作用下，势必会产生开裂或者所扩径以及砼离析等病害问题，进而导致建筑基础的稳定性受到影响。桩基基础存在的缺陷问题还会导致工程设计无法达到质量标准。因此，利用低应变法对桩基基础工程桩身的完整性测试非常重要。

一、低应变法检测桩基基础工程的要点

（一）科学设置桩头

针对具体的工程项目桩基完整性检测来说，选择低应变检测方法具有显著的应用优势，在使用此种检测技术方法的过程中，需要事先整合和收集现场的各项信号，这就需要根据工程实际情况，科学设置桩头，尤其是对于灌注桩来说，对施工质量及安全产生的影响因素较多，因此应对桩基的完整性检测给予足够的重视。在检测操作环节中，应采用规范且合理的操作方式。通常情况下，桩头位置会频繁出现浮浆的情况，施工人员如果未根据具体要求对桩头位置进行设置，在浮浆上直接开展检验，即使对振源以及传感器作出调整和设置，也无法获得精准的信号[1]。在检测过程中，检测技术人员需要对信号检测期间产生的强大反向脉冲进行重视，通过有效的方式降低脉冲对信号传输准确性产生的影响，这就需要在检测信号的过程中，应对桩头位置进行彻底的清洁，使其保持干燥性，同时，在检测基准点前，应对桩头位置及其清洁状况进行相应处理。

（二）浅部振动波判断

利用低应变法在桩顶开展检测试验的过程中，操作技术人员可以选择手锤或者力棒两种方式。在敲打桩顶时，桩头会发生显著的变化，并呈现出球面形。由于检波器平面存在检测盲区，如果在检测期间操作不当，会导致检测获得的数据结果准确性不高。因此，在低应变检测方法应用期间，需要考虑到低应变期间桩身浅部位置判断准确性不高的情况，为了能够在具体工程桩基检测中获得可靠的数据，就需要选择科学合理的判断方式，包括激振力棒的选择，有效发挥出其应用优势，从而达到提升激振脉冲波频率，确保弹性波能够始终处于垂直状态，达到减少信号损耗的目标。在敲打桩基的过程中，敲打位置应尽量靠近减振器，为入射波的精准收集提供方便。  在实施不同频率的敲打操作时，应对所有潜在缺陷进行精确评估。

（三）现场波数确定

在桩身完整性检测过程中，需要对反射波进行检测，在确保时间固定的情况下，桩长和波速之间应保持特定的线性联系，检测技术人员在实际检测操作期间可以利用物质之间存在的各项关系作为基础，对桩身的完整性性能作出评估，并记录测量的数据以及桩长参数。但从实际情况可以看到，由于受到不同因素的影响，检测数据存在不完整性[2]。应考虑到地质环境变化对检测准确性产生的影响，尽量在硂配比保持稳定的情况下开展检测，保持硂波速的稳定性，所以，依照实际检测环境情况，对波数值相关参数进行合理设置。

二、信号分析重点

（一）信号准确性和可靠程度

通过对具体工程桩身完整性检测结果来看，在利用低应变检测方法的过程中，对信号准确性产生影响的因素较多，致使信号缺失的具体原因可以从两个方面考虑，一是桩头处理未达到预期标准和要求。二是，传感器设备的选择与设置不合理。

（二）应力波不强

在检测过程中发生了信号传送中断的情况，特别是针对桩和土密度处于同等密度的情况下，波的衰退的现象更为明显。因此，检测技术人员针对桩身完整性检测数据展开研究的过程中，需要将信号实时指数放大处理，从而满足低应变法检测的需求，消除由于土层阻力而导致信号出现不同程度衰退的情况，提升检测信号的准确性[3]。

（三）筛选波速

针对桩身缺陷的量化评估，波速筛选的科学性直接关系到缺陷位置判断结果，因此，在利用低应变法对桩身完整性进行检测过程中，应对缺陷位置存在于桩身中间给予重视并实施重点检测。检测技术人员在操作过程中，应对桩底位置产生缺陷的情况进行二次反射，并精准收集桩底波速信号，同时根据平均速度对桩底出现的异常反射做出科学的判断和识别。

（四）桩边土层效果

通常情况下，桩身检测技术人员在关注桩身波变化而导致信号反射情况发生的同时，还需要对重力波在桩身传递过程中所起到的作用提高关注，同时考虑到桩身材料以及存在的缺陷情况，当桩身土层从软土变为硬土层的情况下，波形呈曲线形状[4]。当桩身处于与之相应部位产生反射波的情况下，如果桩边土层发生变化，例如土层的密度、刚度或厚度发生改变，会导致波形曲线产生扩径反射波。因此，要提高收集桩边土对波曲线所产生影响的重视程度，精准掌握桩身检测区域地质条件，降低致桩身完整性检测数据存在较大的误差，进而获得更加精准的检测数据。

三、低应变检测在桩身完整性应用实践

（一）工程概况

此工程属于内部改造项目，工程所处位置，吴江区平望镇临湖路以北、古运河以东。利用低应变法对项目桩基基础工程主桩身完整性进行检测。检测目的：检测桩身存在的缺陷与稳定性，根据检测结果判定桩身完整性类别。

（二）检测仪器

1.检测主要设备：基桩动测仪，规格型号RS1616K（S）以及内装IC压电加速度传感器，规格型号：LC0154TA。

2、检测原理：

（1）根据反射波理论，在桩顶部进行竖向激振，会促使产生的弹性波沿桩向下传播，如果桩身出现阻抗差异的界面，将出现明显的反射波，通过专业的反射波接受放大、滤波和数据处理，能够精准识别来自桩身不同的反射信号。根据实测信号可计算桩身波速，判断桩身完整性及估计混凝土强度等级，并校核桩的实际长度。

（2）根据固体中的应力波理论，反射波质点振速Vr与入射波质点振速Vi存在如下关系：

Z为桩的广义波阻抗（单位为NS/m），C为桩身声波速度（单位为m/s），ρ为桩的质量密度（单位为kg/m3）,A为桩身截面积（㎡）。声波平均速度C=2L/T，L为桩长（米），T为桩底反射耗时。

（三）检测结果：

本工程共检测38根桩，根据JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规范》标准，结合被测桩的实测曲线、地质资料、桩型、成桩工艺和施工记录等综合分析意见如下：（1）桩身波速最大值：4350m/s，最小值：4205m/s，平均值：4275m/s；（2）完整性类别统计：I类桩38根，占比100％。（I类桩：桩身完整。2L/C时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波。）

结束语：

综上所述，桩基基础工程中桩身完整性是保证工程整体质量和安全的关键，在桩身完整性测试过程中，应选择低应变法，因其具有测点多和操作便捷以及经济性好等多种优势，成为当前桩身完整性检测主要采用的技术方法。但是在检测过程中，由于各种因素会对检测结果准确性产生影响，因此，需要综合考虑和分析多方面的因素，提高对桩身缺陷检测的准确性，为工程桩身基础施工提供可靠的保障。

参考文献：

[1]杨伟刚,马捷,张山山.基于能力验证分析低应变法检测桩身完整性技术问题[J].城市住宅,2020, 27(9):254-256.

[2]吴永亮.低应变反射波型与桩身完整性判别的探讨[J].建筑·建材·装饰,2019,000(009):149,157.

[3]沈家仁,李金耀,耿成珍.人为因素对低应变法检测桩身完整性的影响分析[J].中国建筑金属结构,2021,(8):64-65.

[4]李卫庆,薛志成,裴强.低应变法检测桩基础工程的桩身完整性研究[J].大连大学学报, 2018, 39(3):8-11,33.