低应变检测技术在工程检测中应用
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摘要：本文通过对低应变检测技术的基本原理、测试前准备工作、检测仪器设备以及对工程中实际操作技术问题进行叙述，明确指出低应变检测技术的特点。
关键词：低应变检测技术;现场信号采集;数据分析与结果判断
中图分类号：TU317
文献标识码：A
文章编号：1674—3024（2019）06—0169—02
近年来，我国建设工程领域飞速发展，建筑行业已成为我国经济增长的支柱产业，提高建设工程安全质量问题成为重中之重。俗话说“万丈高楼平地起”，地基基础的质量影响到未来上部建筑的长期安全性，地基基础工程的检测技术是保证工程建设质量运行安全的主要测试手段。低应变检测技术作为无损检测技术的一一种，在桩基检测施工中应用日趋广泛。
1 低应变检测技术的基本原理
低应变法是采用低能量瞬态或稳态方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线。通过波动理论的时域分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。低应变法的测试目的是检测桩身缺陷位置，进行桩身完整性类别判定。被检测桩的长度不宜大于50m，被檢测桩的长径比不宜小于10。
低应变法的基础是一维波动理论方程，将桩假设为一维弹性连续杆，在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异界面，波阻抗发生变化，产生反射波，通过对反射信号的数据处理，来判定桩身的缺陷位置和缺陷程度。一维理论要求应力波在杆中传播时平截面假设成立。
作为无损检测方法，低应变检测技术操作简单、方法快速、费用低、结果可靠，成为最为普遍的基桩测试方法。对于低应变检测，现场数据的采集很重要，如果现场数据采集不好，会直接影响后面的分析和报告的出具，只有通过对所获波形在现场合理、快速的判断，才能使检测结果能全面发映桩身结构的完整性。
2 测试前准备工作
（1） 收集有关资料：被检工程项目名称及建设、设计、施工、监理单位名称;建筑物类型;桩基基础种类;被检工程岩土工程勘察资料;被检桩基的相应资料信息（如：桩号、桩长、桩径、混凝土等级、施工日期、桩位图等），检测点的标高、场地标高、地基设计标高;桩基的施工工艺、施工记录。桩的龄期应该达到设计强度的70%，且不小于15MPa。
（2） 查看现场桩头处理情况：凿掉桩头浮浆或松散、凹凸不平部分，露出平整的混凝土表面，并使桩面水平桩头的材质、强度、面尺寸应与桩身基本等同;激振点与传感器位置打磨平整;桩头干净、无积水、无破碎;应割掉妨碍正常测试的桩顶外露主筋。
3 仪器设备、耦合剂选择
（1） 低应变法中经常用到的传感器有加速度传感器、速度传感器。传感器建议尽量选用安装谐振频率较高的加速度传感器。瞬态激振设备一般选用力锤、力棒，锤头多选用工程塑料、铜锤等。
（2） 常采用的耦合剂有：采用浓度稠的黄油或凡士林，经济实用，现场最好采用黄油，测试效果较好;粘性好弹性差的橡皮泥;口香糖：加工后使用;石膏：它的耦合效果好;因其凝固时间长，测试效率低，故现场很少使用。建议在低应变检测中传感器的耦合剂采用黄油。
4 现场信号采集
现场测试中，现场信号的采集受传感器的安装位置影响很大，传感器与桩头的粘合，要求越紧越好，这样测试信号传递特性越好也越接近桩面的质点振动。现场测试中传感器是否安装好，可用手指轻轻敲击传感器侧面，若传感器不滑动则说明已经安装好。
根据桩径大小，桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点：实心桩激振点应选择在桩中心，检测点宜在距桩中心2/3半径处;空心桩的激振点和检测点宜为桩壁厚的1/2处，激振点和检测点与桩中心连线形成的夹角宜为90度。合理选择测试系统的量程范围以及传感器的量程范围，避免产生波峰削波。
采用力锤、力棒激振时，其作用力方向应与桩顶面保持垂直。现场测试时，应多准备几种锤头、锤垫，根据现场实际情况进行选用。
同一场地同一类型桩的施工工艺相同，检测信号具有可比性。因不同的激振点和检测点所测信号的差异主要随桩径或桩上部截面尺寸不规则程度变大而变强，因此尽量找出同一场地相近条件下各桩信号的规律性，找出被测桩之间的共性，对复杂波形的判断有利。开始测的几根桩，应多花一些时间换不同的锤头反复进行测试，确定合适的信号采集参数、找出合适的激振方式，检测人员通过现场对所测波形在现场合理、准确的判断后，对整个场地的桩有了大致了解后，选择测试桩所采用的锤头、激振点、检测点、敲击方式，进行大量的桩基检测。每个检测点的有效测试信号不宜少于3点。
5 数据分析与结果判断
通过对所采集的反射波信号，采用数字滤波、指数放大、旋转、叠加平均后进行分析，进一步判定桩身缺陷的位置、桩身波速。反射波突变的信号一般与桩身波阻抗变化有关，桩身离析、夹泥、断裂、疏松、裂缝、裂纹和缩径都会导致波阻抗减小，会出现与人射波同向的反射波，而桩身扩径，波阻抗变大，则会出现与入射波反相位的波形。对于当某一桩身存在不止一处阻抗变化的截面时，应先查找个测试环节有无疏漏，根据岩土工程地质勘察报告、施工工艺，结合同一场地、同一测试条件下的其他桩的测试信号进行比较，查找原因，对确实无把握、存在疑问的桩，可能产生基础与上部安全的影响时，建议提出采用其他测试手段进行验证检测。桩身完整性判定结合缺陷出现的深度、影响范围，可划为四类：I类桩，桩身完整;II类桩，桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥;I类桩，桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响;IV类桩，桩身存在严重缺陷。低应变法检测报告应给出完整性检测的实测信号曲线。低应变法检测是对基桩的完整性检测，检测人员只有掌握了低应变检测法的原理、不断地学习和积累经验，在实际工作中，才能确保低应变检测法在工程质量发挥极其重要的作用！
参考文献：
[1]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）
[2]王国斌.低应变反射波法在基桩检测中的应用[J].中国水运（下半月），2016，16（08）：337—338.
[3]潘周展.岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用[J].江西建材，2014，（06）：221.
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