人為因素對低應變法檢測樁身完整性的影響分析

沈家仁 李金耀 耿成珍

1.概述

低應變法具有檢測快、操作簡便、費用少等優(yōu)點，目前已普遍用于混凝土灌注樁、預應力管樁、水泥粉煤灰碎石樁等基樁的樁身完整性判定。

低應變反射波檢測法是通過錘擊樁頂，使基樁產(chǎn)生低能量的豎向激振，由此產(chǎn)生的應力波沿樁身向下傳播，在應力波通過阻抗變化截面時，一部分應力波反射回樁頂接收裝置，一部分應力波產(chǎn)生透射繼續(xù)向下傳播至樁端，在樁端處發(fā)生反射，最終回到樁頂，由樁頂?shù)募铀俣葌鞲衅髯鳛榻邮昭b置，接收波信號并進行信號放大處理后，得到速度時程曲線或力時程曲線，采用波動理論進行時域分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法[1]。

2.工程實例

本項目為某危房改造樁基礎施工項目，樁徑500mm，均為長螺旋鉆孔灌注樁。甲方委托甲檢測公司于2020 年4 月6 日進行低應變檢測，施工單位則委托乙檢測公司于2020年4月7日進行低應變檢測，由于甲、乙公司的檢測結果差異太大，甲方和施工單位就樁身質量無法達到一致，于是進入司法程序。為查明案情，由人民法院委托具備司法鑒定資格的丙檢測公司，在雙方當事人共同見證下，進行樁身完整性檢測。丙公司曾建議采用鉆芯法進行檢測，但雙方當事人中一方不同意采用鉆芯法檢測，理由是鉆芯會對樁體產(chǎn)生破壞，且可能會因后期鉆孔恢復等問題產(chǎn)生更多的矛盾，遂確定采用低應變法進行樁身完整性檢測。

3.檢測結果對比

三家檢測公司部分樁身完整性判定結果如表1。

表1 部分樁身完整性檢測結果對比

其中I 類樁為樁身完整，II 類樁為樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承載力的正常發(fā)揮，III 類樁為樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有影響，IV 類樁為樁身存在嚴重缺陷,時域信號特征：2L/c 時刻前出現(xiàn)嚴重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰[2]。

4.影響分析

通過對比三家檢測公司的檢測報告，并提取部分樁的檢測數(shù)據(jù)進行分析，結果如圖1。

圖1 乙公司2#樁實測波形曲線

乙、丙兩家檢測公司實測波形曲線形狀基本一致，而甲檢測公司實測波形曲線波幅較大，且出現(xiàn)兩處明顯反射波。故甲公司評定該樁為III 類樁。

甲公司將設計樁長19.3m 直接作為檢測樁長對該樁波形曲線進行評定，而實際檢測時，樁頭已被破除1.2m 左右，且施工樁長小于設計樁長，因此有效樁長并未達到19.3m。甲公司的波形曲線在約16m 位置處出現(xiàn)反射波，該反射波應為樁底反射波，不應作為缺陷反射波進行評定。

而乙公司2#樁實測波形曲線樁底反射波判定準確，即15.97m 作為有效樁長對樁身完整性進行判定，但在約4m 位置處出現(xiàn)明顯缺陷反射波峰時仍評定該樁為I 類樁，評定同樣不準確。

丙公司2#樁的實測波形曲線與乙公司基本一致，樁底反射波判定明確，根據(jù)4m 位置處出現(xiàn)缺陷反射波，不考慮有效樁長小于設計樁長將該樁評定為II類樁，評定準確。

針對7#樁因已開挖，雖然甲、丙兩家公司對7#樁均評定為III 類樁。通過對開挖部分檢查驗證，可發(fā)現(xiàn)在淺部樁基確實存在夾泥現(xiàn)象，但甲公司實測波形曲線仍存在反射波幅較大的情況。經(jīng)了解，甲公司在進行現(xiàn)場檢測時，未對樁頭進行處理，而低應變反射波基準是樁頭部位的阻抗，根據(jù)樁身阻抗變化引起波形變動判斷其缺陷位置及大小[3]。其原因在于樁頂面不平整，可能存在浮漿或其他樁頭處理不到位的情況，從而對測試信號造成較大的影響。

乙、丙兩家公司在現(xiàn)場檢測前，均對樁頭進行了重新打磨，因此波形曲線波幅處于正常范圍內(nèi)，且無雜波或周期性振蕩波出現(xiàn)。

針對1#樁分析乙、丙公司的波形曲線，乙公司實測波形曲線淺部缺陷反射波不明顯，但樁底反射波明顯，而丙公司實測波形淺部有輕微缺陷反射波，而樁底反射波不明顯。故乙公司評定為I 類樁，丙公司評定1#樁為II 類樁。

分析其原因在于乙公司檢測人員存在敲擊樁頭時錘作用時間過長或敲擊墊層過軟，主要產(chǎn)生低頻應力波，低應變反射波依據(jù)波動理論進行檢測，當敲擊作用時間過長或敲擊墊層過軟時，主要產(chǎn)生低頻應力波，采樣波周期較大，從而導致采樣間隔時間越大[4]，造成淺部缺陷漏檢，未能掃描到淺部輕微缺陷，但與此同時，低頻信號對樁底反射及深部缺陷較為敏感。

相反，丙公司則采用墊層較硬或敲擊作用時間短，利于激發(fā)高頻應力波，檢測出淺部輕微缺陷，但樁底反射波則不明顯（見圖2）。

圖2 丙公司1#樁實測波形曲線

最后，考慮到甲、乙公司檢測的委托方不同，也可能對檢測結果造成了一定的影響，甲檢測公司的委托方為甲方，評定結果偏低，整體偏差；乙檢測公司的委托方為施工方，評定結果則偏良好。

5.結論

低應變法檢測樁身完整性雖然操作簡單、檢測快捷，但實測波形曲線并不直觀，不能量化缺陷，同時反射波預設的參數(shù)取值與強度、樁長并非對應關系，同樣會造成誤判，因此不能忽視人為因素對檢測結果的影響。測試人員水平、測試過程和測量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、人為信號再處理等，均直接影響結論判斷的正確性[5]。

（1）預設樁長大于實際樁長時，極易將樁底反射波作為缺陷，從而造成樁基深部有缺陷而樁底反射波不明顯的誤判[1]。

（2）若樁頭未處理好就進行檢測，易對測試信號造成影響，因樁頭部位存在較大的阻抗變化，實測波形曲線會出現(xiàn)淺部周期性振蕩。

（3）由于激振能量作用時間及墊層軟硬程度也會對結果造成影響，檢測時應根據(jù)不同的檢測目的選用不同的激振錘及墊層，作用時間長或墊層過軟容易造成淺部缺陷漏檢，但反射波在樁身內(nèi)傳播損耗小，可檢測到樁底反射波及深部缺陷，相反敲擊作用時間短或墊層過硬，則對淺部缺陷識別敏感，但容易造成深部缺陷及樁底反射波波形曲線不明顯，深部缺陷性質不易識別。

（4）樁身存在多個缺陷時，深部缺陷容易被淺部缺陷的反射波掩蓋，容易發(fā)生漏判。

（5）檢測單位應加強對檢測人員的相關管理，包括技術水平、責任心等，避免因人為因素導致檢測結果失真。