【導讀】勘察、監(jiān)理各方以及建設(shè)行政主管部門的關(guān)注。決樁基工程質(zhì)量的檢測評價，利用理論和實踐漸趨成熟的動測技術(shù)勢在必行。目前，國內(nèi)有關(guān)基樁檢測的標準雖已形成初步。和適用范圍不適宜的擴大，容易引起誤判。施工驗收提供可靠依據(jù)，確保工程質(zhì)量。有關(guān)規(guī)定制定的，交通、鐵路、港口等工程的基樁檢測可參照使用。價時，如果非建筑工程的其他標準規(guī)范或設(shè)計另有規(guī)定的，應(yīng)從其規(guī)定。先進、安全適用、經(jīng)濟合理、正確評價”的原則，對基樁質(zhì)量進行檢測與評價。樁身缺陷有三個指標，即位置、性質(zhì)和程度。應(yīng)變量級已接近其屈服臺階所對應(yīng)的變形；對于混凝土樁，在較高的置信水平下對整體做出正確評價?；鶚稒z測包含單樁承載力和樁身完整性。在具體確定檢測方法時，應(yīng)根據(jù)檢測目的、內(nèi)容和要求，結(jié)合各檢測。以便加強施工過程的質(zhì)量控制，做到信息化施工。樁基施工過程中可能出現(xiàn)以下情

　　

【正文】 的長細比、激勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比均宜大于 5，設(shè)計樁身截面宜基本均勻。 本方法對樁身缺陷程度只作定性判定，盡管利用實測曲線擬合法分析能給出定量的結(jié)果，但由于樁的尺寸效應(yīng)、測試系統(tǒng)的幅頻相頻響應(yīng)、高頻波的彌散、濾波等造成的實測波形畸變，以及樁側(cè)土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，曲線擬合法還不能達到精確定量的程度。 對于樁身不同類型的缺陷，低應(yīng)變測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如，混凝土灌注 樁出現(xiàn)的縮頸與局部離析、夾泥、空洞等，只憑測試信號就很難區(qū)分。因此，對缺陷類型進行判定，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲透等其他方法。 8. 由于受激振能量、樁身材料阻尼、樁周土約束等因素的影響，應(yīng)力波從樁頂傳至樁底再從樁底反射回樁頂?shù)膫鞑橐荒芰亢头抵饾u衰減過程。若樁過長，往往應(yīng)力波尚未反射回樁頂甚至尚未傳到樁底，其能量已完全衰減，致使儀器測不到樁底反射信號，而無法對整根樁的完整性做出評定。因此，本條雖然規(guī)定了有效 29 檢測長度的控制范圍，但具體工程的有效檢測長度，應(yīng)通過適用性試驗確定。 當然，對于最大 有效檢測深度小于實際樁長的超長樁檢測，盡管測不到樁底反射信號，但若有效檢測長度范圍內(nèi)存在缺陷，則實測的樁頂速度時域曲線必有缺陷反射信號。因此，低應(yīng)變方法仍可用于查明有效檢測長度范圍是否存在缺陷。 8. 2 儀 器 設(shè) 備 8. 低應(yīng)變動力檢測采用的測量響應(yīng) 傳感器主要是壓電式加速度傳感器（國內(nèi)多數(shù)廠家生產(chǎn)的儀器尚能兼容磁電式速度傳感器測試），根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點和動態(tài)性能，當壓電式傳感器的可用上限頻率在其安裝諧振頻率的 1/5 以下時，可保證很高的沖擊測量精度，且在此范圍內(nèi)，相位誤差完全可以忽略。所以應(yīng)盡量選用諧振 頻率較高的加速度傳感器。 對于樁頂瞬態(tài)響應(yīng)測量，習慣上是將加速度計的實測信號積分成速度曲線，并據(jù)此進行判讀。實踐證明：除采用小錘硬碰硬敲擊外，速度信號中的有效高頻成分一般在 2020Hz 以內(nèi)。但這并不等于說，加速度計的頻響線性段達到 2020Hz 就足夠了。這是因為，加速度 原始 信號 比 積分 后的速度波形中要包含更多和更尖的毛刺，高頻尖峰毛刺的寬窄和多寡決定了它們在頻譜上占據(jù)的頻帶寬窄和能量大小。事實上，對加速度信號的積分相當于低通濾波，這種濾波作用對尖峰毛刺特別明顯。當加速度計頻響線性段較窄時，就會造成信號失 真。所以，在 %10? 幅頻誤差內(nèi)，加速度計幅頻線性段的高限不應(yīng)小于 5000Hz，同時也應(yīng)避免在樁頂敲擊處表面凹凸不平時用硬質(zhì)材料錘（或不加錘墊）直接敲擊。 磁電式速度傳感器的阻尼比接近或超過臨界阻尼時，可在其固有頻率兩側(cè)使用。例如固有頻率為 20Hz 時，幅頻線性范圍（誤差 177。 10%時）約在 10～ 1000Hz 內(nèi)，若要拓寬使用頻帶，理論上可通過提高阻尼比來實現(xiàn)，但從傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作以及可用性看卻又難于做到。因此，若要提高高頻測量上限，必須提高固有頻率，勢必造成低頻段幅頻特性 惡化，反之亦然。速度傳感器由于在固有頻率兩側(cè)使用，在其可用頻率段會產(chǎn)生很大的相位越遷（ ≤ 180○ ），問題是該段的相頻曲線并不是線性的。此外，由于速度傳感器的體積和質(zhì)量均較大，其安裝諧振頻率受安裝條件影響很大，安裝不良時會大幅下降并產(chǎn)生自身振蕩，雖然可通過低通濾波將自振信號濾除，但在自振頻率附近的有用信息也將隨之濾除。綜上述，高頻窄脈沖沖擊響應(yīng)測量不宜使用速度傳感器。 8. 瞬態(tài)激振應(yīng)通過試驗選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，除大直徑樁外，沖擊脈 30 沖中的有效高頻分量宜在 2020Hz 左右。例如，鐘形力脈沖寬度為 1ms，對應(yīng)的高頻截止分量約為 2020Hz。瞬態(tài)激振設(shè)備目前普遍使用的是力錘、力棒，其錘頭或錘墊多選用工程塑料、高強尼龍、鋁、銅、鐵、橡皮墊等材料，錘的質(zhì)量為零點幾千克至幾十千克不等。 8. 3 現(xiàn) 場 檢 測 8. 樁頂條件和樁頭處理好壞直接影響測試信號的質(zhì)量。因此，要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計條件基本等同；灌注樁應(yīng)鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，并露出堅硬的混凝土表面；樁頂表面應(yīng)平整干凈且無積水；妨礙正常測試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。對于預應(yīng)力管樁，當法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合緊密時，可不進行處理，否 則，應(yīng)采用電鋸將樁頭鋸平。 當樁頭與承臺或墊層相連時，相當于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，對測試信號 產(chǎn)生影響。因此，測試時樁頭不得與混凝土承臺或墊層相連。 應(yīng)將其與樁側(cè)斷開。 8. 從時域波形中找到樁底反射位置，僅僅是確定了樁底反射的時間，根據(jù) ΔT =2L/c，只有已知樁長 L 才能計算波速 c，或已知波速 c 計算樁長 L。 因此，樁長參數(shù)的設(shè)定應(yīng)為實際施工樁長或測點至樁底的距離。測試前樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類樁型的測試值初步設(shè)定，實際分析過程中應(yīng)按由樁長計算的波速重新設(shè)定或按 條確定的波速平均值 cm 設(shè)定。 對于時域信 號，采樣頻率越高，則采集的數(shù)字信號越接近模擬信號，越有利于缺陷位置的準確判斷，一般應(yīng)在保證測得完整信號（時段 2L/c+5ms， 1024 個采樣點）的前提下，選用較高的采樣頻率或較小的采樣時間間隔。但是，若要兼顧頻域分辨率，則應(yīng)按采樣定理適當降低采樣頻率或增加采樣點數(shù)。 8. 本條是為保證獲得高質(zhì)量響應(yīng)信號而提出的措施： 1 傳感器用耦合劑粘結(jié)時，粘結(jié)層應(yīng)盡可能薄；必要時可采用沖擊鉆打孔安裝方式； 2 相對樁頂橫截面尺寸而言，激振點處為集中力作用，不可避免地產(chǎn)生表面波和橫波的干擾，檢測點與激振點距離和位置不同，所受干擾的程度 也不同；對混凝土實心樁，當檢測點位于距樁中心約 2/3 半徑 R 時，所受干擾相對較??；對空心樁，當檢測點與激振點平面夾角不超過 90176。 時，則能減少錘擊信號與響應(yīng)信號的相位差。測振傳感器安裝點、錘擊點布置示意如圖 81。 當預制樁、預應(yīng)力管樁等樁頂高于地面很多，或灌注樁樁頂部分樁身截面很 31 不規(guī)則，或樁頂與承臺等其他結(jié)構(gòu)相連而不具備傳感器安裝條件時，可將測量響應(yīng)傳感器安裝在樁頂以下的樁側(cè)表面，且宜遠離樁頂。 圖 81 傳感器安裝點、錘擊點布置示意圖 3 激振點與測振點應(yīng)遠離鋼筋籠的主筋，其目的是減少外露主筋對測試產(chǎn)生干擾信號。若外露主筋過長而影響正常測試時，應(yīng)將其割短。 4 通過改變錘的重量及錘頭材料，可改變沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成分。錘頭剛度較小時，沖擊入射波脈沖較寬，含低頻成分多，沖擊力大小相同時，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合于獲得長樁樁底信號或下部缺陷的識別；錘頭剛度較大時，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多，沖擊力大小相同時，雖其能量較小，但更適合于樁身淺部缺陷的識別及定位。 8. 樁徑增大時，樁截面各部位 的運動 不均勻性也會增加，樁淺部的阻抗變化往往表現(xiàn)出明顯的方向性，故應(yīng)增加檢測點數(shù)量，使檢測結(jié)果能全面反映 樁身結(jié)構(gòu)完整性情況。每個檢測點有效信號數(shù)不宜少于 3 個，并進行疊加平均提高信噪比。 應(yīng)合理選擇測試系統(tǒng)量程范圍，特別是傳感器的量程范圍，避免信號波峰削波。 8. 4 檢測數(shù)據(jù)分析與判定 8. 為分析不同時段或頻段信號所反映的樁身阻抗信息、核驗樁底信號并確定樁身缺陷位置，必須確定樁身波速及其平均值 cm。波速除與樁身混凝土強度有關(guān)外，還與混凝土的骨料品種、粒徑級配、密度、水灰比、成樁工藝（導管灌注、振搗、離心）等因素有關(guān)。波速與樁身混凝土強度整體趨勢上呈正相關(guān)關(guān)系，即強度高波速高，但二者并不為一一對應(yīng)關(guān)系。在影響 混凝土波速的諸多因素中，強度對波速的影響并非首位。中國建筑科學研究院的試驗資料表明：采用普硅水泥，粗骨料相同，不同試配強度及齡期強度相差 1 倍時，聲速變化僅為 10%左右；根據(jù)遼寧省建筑科學研究院的試驗結(jié)果：采用礦渣水泥， 28 天強度為 3 天強度的 4～ 5 倍， 32 一維波速增加 20%～ 30%，分別采用碎石和卵石并按相同強度等級試配，發(fā)現(xiàn)以碎石為粗骨料的混凝土一維波速比卵石高約 13%。天津市政研究院也得到類似遼寧院的規(guī)律，但有一定離散性，即同一組（粗骨料相同）混凝土試配強度不同的桿件或試塊，同齡期強度低約 10%～ 15%，但波 速或聲速略有提高。也有資料報導正好相反，例如福建省建筑科學研究院的試驗資料表明：采用普硅水泥，按相同強度等級試配，骨料為卵石的混凝土聲速略高于骨料為碎石的混凝土聲速。因此，不能依據(jù)波速去評定混凝土強度等級，反之亦然。 雖然波速與混凝土強度二者并不呈一一對應(yīng)關(guān)系，但考慮到二者整體趨勢上呈正相關(guān)關(guān)系，且強度等級是現(xiàn)場最易得到的參考數(shù)據(jù)，故對于超長樁或無法明確找出樁底反射信號的樁，可根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗并結(jié)合混凝土強度等級，綜合確定波速平均值，或利用工藝、樁型相同且樁長相對較短并能夠找出樁底反射信號的樁確定的波速，作為 波速平均值。 此外，當某根樁露出地面且具備一定的高度時，可沿樁長方向間隔一可量測的距離安置兩個測振傳感器，通過測量兩個傳感器的響應(yīng)時差，計算該樁段的波速值，以該值代表整根樁的波速值。 8. 表 列出了根據(jù)實測時域或幅頻信號特征，所劃分的樁身完整性類別。完整樁典型的時域信號和速度幅頻信號見圖 82(a)和圖 82(b)，缺陷樁典型的時域信號和速度幅頻信號見圖 83(a)和圖 83(b)。 完整樁分析判定，從時域或頻域信號的特征表現(xiàn)的信息判定相對來說較簡單直觀，而分析缺陷樁信號則復雜些，有的信號的確是因施工質(zhì) 量缺陷產(chǎn)生的，但也有是因設(shè)計構(gòu)造或施工工藝本身局限導致的不連續(xù)斷面產(chǎn)生的，例如預制打入樁的接縫，灌注樁的逐漸擴徑再縮回原樁徑的變截面，地層硬夾層影響等 。 因此，在分析測試信號應(yīng)仔細分清哪些是缺陷波或缺陷諧振峰特征，哪些是因樁身構(gòu)造、施工工藝、土層影響造成的類似缺陷信號特征。另外，根據(jù)測試信號幅值大小判定缺陷程度，除受缺陷本身大小影響外，還受樁周土阻尼大小及缺陷所處的深度位置影響，相同程度的缺陷因樁周土巖性不同或缺陷埋深不同，在測試信號中其幅值大小各異。因此，如何正確判定缺陷程度，特別是缺陷十分明顯時，如何區(qū)分 是 Ⅲ 類樁還是 Ⅳ 類樁，應(yīng)仔細對照設(shè)計樁型、地質(zhì)條件、施工情況進行綜合分析判斷；不僅如此，還應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)型式對樁的承載安全性要求，考慮樁身承載力不足引發(fā)樁身結(jié)構(gòu)破壞的可能性，進行缺陷類別劃分，不宜單憑測試信號定論。 實踐證明，通過時域分析可確定缺陷位置及缺陷程度，再通過頻域曲線對比分 33 析，甚至借助導納值及動剛度的相對高低，可為更加準確地確定樁身缺陷的位置及缺陷程度提供輔助手段。 對測試信號無樁底反射且樁身無缺陷或有輕微缺陷反射這種信號特征，表 沒有列出類別劃分。測不到樁底反射受多種原因和條件影響， 例如： 1 軟土地區(qū)的超長樁，長徑比很大； 2 樁周土約束很大，應(yīng)力波衰減很快； 3 樁身阻抗與持力層阻抗匹配良好； 4 樁身截面阻抗顯著突變或沿樁長漸變； 5 預制樁接頭縫隙影響。 其實， 當樁側(cè)和樁端阻力相對樁的剛度很強時，高應(yīng)變法測試信號也會 測不出樁底反射。所以，上述原因造成無樁底反射也屬正常，此時的樁身完整性判定，只能結(jié)合經(jīng)驗參照本場地和本地區(qū)的同類別樁綜合分析或采用其他方法進一步檢測。 對設(shè)計條件有利的擴徑灌注樁，不應(yīng)判定為缺陷樁。 ΔT = 2 L / c V ( m m / s ) t ( m s ) r 圖 82(a) 完整樁典型時域信號特征 5 Δ f V ( m m / s ) 300 f ( H z ) 0 6 00 9 00 12 00 15 00 圖 82(b) 完整樁典型速度幅頻信號特征 34 Δ t x = 2 x / c Δ T = 2 L / c V ( m m / s ) t ( m s ) 圖 83(a) 缺陷樁典型時域信號特征 4 Δ f 3 Δ f ’ V ( m m / s ) 300 600 900 1200 1500 f ( H z ) 0 圖 83(b) 缺陷樁典型速度幅頻信號特征 8. 本方法確定樁身缺陷的位置是有誤差的，因為缺陷位置處 Δ tx 和△ f′ 存在讀數(shù)誤差。采樣點數(shù)不變時，提高采樣頻率還會降低頻域分辨率；此外波速確定的方式 及用抽樣所得平均值 cm 替代某具體樁身段波速也會帶來誤差。波速帶來的缺陷位置誤差 Δx＝ x． △ c/c(△ c/c 為波速相對誤差 )。若波速相對誤差為 5％，則缺陷位置為 10m 時，誤差有 ；缺陷位置為 20m 時，誤差有 。盡管如此， 從滿足工程實用需要的角度看， 低應(yīng)變法 作為一種 定性判定樁身質(zhì)量 的測試方法 ， 由于其 快速、方便、測試費用低廉 和抽檢率高 ，是 其它檢測方法無法取代的 。 8. 由于按 式對受檢樁的樁長進行估算存在誤差，故樁長估算值不應(yīng)作為實際樁長判定的唯一標準。但估算值可用來對受檢樁樁長進行粗略校核，當與 設(shè)計樁長顯著不符時，應(yīng)考慮施工樁長是否真實，尤其要考慮端承型 樁樁長不夠造成樁端未進入硬持力層的現(xiàn)象。 這一現(xiàn)象一旦被可靠 的 施工資料或其他檢測方法證實，受檢樁的樁身完整性類別應(yīng)劃分為 Ⅳ 類；否則應(yīng)采取其他檢測方法進一步檢測受檢 35 樁的樁長。 8. 當灌注樁樁截面形