低應變反射波法對樁體完整性檢測的誤判因素分析

呂航 劉力豪 肖明 胡瑤

【摘 要】文章通過工程實例探討了測試盲區、理論缺陷、微裂縫、外界因素、有效檢測深度等對于低應變檢測結果發生誤判的可能，并就樁基檢測中容易出現誤判的各種情況進行分析，總結出防止嚴重誤判的方法。

【關鍵詞】測試盲區；理論缺陷；外界因素

近年來，低應變反射波法因測試方便，速度快，價格較低等特點得到了廣泛使用。但其本身的一些問題，如測試盲區、理論缺陷、微裂縫影響、外界因素等對最后波形產生嚴重的影響，最終導致對基樁缺陷的誤判，給工程帶來較大損失。文章就樁基檢測中容易出現誤判的各種情況進行分析，總結出防止嚴重誤判的方法。

一、方法的自身問題

（一）測試盲區。低應變反射波檢測法的理論假設之一是平截面假設，在實際測試中手錘對樁體表面敲擊而產生的振動波實際上是個球面波，只有在樁體中傳播到一定深度后才能近似地看作平面波，應力波在樁頭附近產生的大量雜亂反射會大大干擾缺陷反射波的強度和形狀，導致誤判。

此外，敲擊樁面產生的應力波在遇到缺陷后將出現上行波和下行波兩種波形，應力波遇到缺陷后產生的上行反射波信號往往將被能量較大的下行主波所掩蓋，故在實測信號中很難識別出樁體淺部缺陷。事實上，在大量實踐中我們總結出如下經驗公式見1-1、1-2，如缺陷位置滿足以下條件，會使波動性狀不明，表現為大振幅低頻信號，很易與常見的樁體離析缺陷波形混淆，最終導致嚴重誤判。

λ=δ·Co （1-1）

λ/△h≥5 （1-2）

上式中，λ—下行波波長；δ—應力波的周期；Co—應力波的波速；△h—樁頭距離缺陷的長度。

故在實際檢測中必定會有一個測試盲區，該區的深度與樁徑、錘重及敲擊力度、樁頭表面的剛度和平整度有關。在本次研究中得到一個大致的經驗公式，如樁徑為Φ800，采用錘重W（g），敲擊力度P（kpa），其影響深度為：△h=（1.2～1.35）d·P/W，如果一味忽視則將會導致嚴重誤判。

（二）理論模型缺陷?；鶚兜蛻兎瓷洳ǚǖ幕纠碚撌且痪S波動方程，采用信號擬合技術。該技術由于樁土介質太復雜，并不成熟，在工程實踐中，大量使用的是時域波形分析。該法是通過在缺陷反射界面處入射波和反射波幅值的變化來達到對缺陷進行判斷，而在實際操作中，如果遇到波阻抗漸變的情況則無法進行評判，而阻抗漸變范圍如果與反射波長的比值越小，則樁體缺陷越難判斷。

（三）有效檢測深度。實際上該法的檢測深度是有一個上限的，并非對于任何樁長的灌注樁都可以達到通長檢測的效果，其原因主要在于應力波自身的能量衰減，儀器的測試精度和性能。目前低應變有效檢測長度為30倍樁徑左右，特別應注意的是，如在測樁中出現有效樁長不能覆蓋實際樁長時，必須采用其他方法。

二、其他因素影響

（一）土層影響。土層的影響主要是由于樁周局部硬土層與樁體緊密結合在一起，由于附著的泥土密度不一，阻抗大小也不同，造成整個樁體的阻抗變化，在反射波形的形狀判讀中容易與擴徑或縮徑的波形混淆，極易判為樁身的缺陷，實際上樁體并無擴徑或縮徑的問題，這樣一根正常完整的樁體卻被誤判為樁體缺陷，導致不必要的樁體開挖修補，從而產生不必要的經濟損失。

（二）樁身構造影響。鋼筋的彈性模量約為C20砼彈性模量的10倍左右，應力波在鋼材中的傳播速度約為砼的1.5倍，混凝土樁體內有無鋼筋籠對于樁體阻抗有較大的影響。按照普通的設計，一般鋼筋籠的長度約為樁長的1/3左右，在鋼筋籠末端位置處會出現較大的阻抗變化，對此要謹慎分析，否則極易出現誤判。

（三）微裂縫影響。低應變應力波如果遇到0.01mm寬度的水平微裂縫，由于微裂縫的分隔造成樁體分離使應力波無法穿過該空格，形成與斷樁相似的波形，此類缺陷可采用高應變反射波檢測法。

三、工程實例分析

四川某建筑工地共有186根樁，其樁徑為C30，Φ800～ Φ1200的人工挖孔灌注樁，平均樁長為26m。該工程的地質情況很差，從上到下依次為：（1）雜填土，厚0.6m；（2）砂土，厚1.2m；（3）淤泥，厚16～18m。該工程先請了當地的一家檢測單位做了低應變試樁檢測，結果為Ⅰ類樁有128根，Ⅱ類樁有58根，沒有不合格的樁。后來業主又聘請另外一家檢測單位對所有基樁進行了樁基靜載荷試驗，結果有18根樁不合格，達不到規定強度要求，且承載力偏低較多，平均比設計值偏低25%，其中有3根樁竟然比設計值低到40%以上，嚴重不符合要求，這引起了三個單位之間的爭議與矛盾。

對本次結果會有如此大的誤判，原因主要有以下三點：（1）第一家檢測單位沒有認真研究工程地質報告，對第二層與第三層之間典型的軟硬土交界面附近的反射重視不夠；（2）本次檢測的測試盲區達3.2m，其中12根不合格的測樁的缺陷為淺部斷樁，位于測試盲區內，第一家檢測單位忽略了這個問題，把淺部斷樁也檢測為好樁，予以通過；（3）本次檢測中采用的儀器精度不夠，及樁側土阻力的原因導致有效檢測深度為25m，不能覆蓋全部樁長30m的范圍，因此有6根樁端出現嚴重離析問題的樁沒有被檢測出來。

參考文獻

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[2] 陳萬立.樁基低應變檢測曲線判讀的幾個注意事項[J].工程與建設，2009，23（05）：683-684.

作者簡介：呂航（1992.07- ），女，四川德陽人，四川理工學院土木工程學院。