【導(dǎo)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(cè)評(píng)價(jià)，利用理論和實(shí)踐漸趨成熟的動(dòng)測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)基樁檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)雖已形成初步。和適用范圍不適宜的擴(kuò)大，容易引起誤判。施工驗(yàn)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(cè)可參照使用。價(jià)時(shí)，如果非建筑工程的其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)另有規(guī)定的，應(yīng)從其規(guī)定。先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、正確評(píng)價(jià)”的原則，對(duì)基樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)價(jià)。樁身缺陷有三個(gè)指標(biāo)，即位置、性質(zhì)和程度。應(yīng)變量級(jí)已接近其屈服臺(tái)階所對(duì)應(yīng)的變形；對(duì)于混凝土樁，在較高的置信水平下對(duì)整體做出正確評(píng)價(jià)。基樁檢測(cè)包含單樁承載力和樁身完整性。在具體確定檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、內(nèi)容和要求，結(jié)合各檢測(cè)。以便加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量控制，做到信息化施工。樁基施工過(guò)程中可能出現(xiàn)以下情

　　

【正文】 的長(zhǎng)細(xì)比、激勵(lì)脈沖有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比均宜大于 5，設(shè)計(jì)樁身截面宜基本均勻。 本方法對(duì)樁身缺陷程度只作定性判定，盡管利用實(shí)測(cè)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(cè)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(shí)測(cè)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(dá)到精確定量的程度。 對(duì)于樁身不同類型的缺陷，低應(yīng)變測(cè)試信號(hào)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(cè)試信號(hào)就很難區(qū)分。因此，對(duì)缺陷類型進(jìn)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?gòu)臉兜追瓷浠貥俄數(shù)膫鞑橐荒芰亢头抵饾u衰減過(guò)程。若樁過(guò)長(zhǎng)，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(cè)不到樁底反射信號(hào)，而無(wú)法對(duì)整根樁的完整性做出評(píng)定。因此，本條雖然規(guī)定了有效 29 檢測(cè)長(zhǎng)度的控制范圍，但具體工程的有效檢測(cè)長(zhǎng)度，應(yīng)通過(guò)適用性試驗(yàn)確定。 當(dāng)然，對(duì)于最大 有效檢測(cè)深度小于實(shí)際樁長(zhǎng)的超長(zhǎng)樁檢測(cè)，盡管測(cè)不到樁底反射信號(hào)，但若有效檢測(cè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)存在缺陷，則實(shí)測(cè)的樁頂速度時(shí)域曲線必有缺陷反射信號(hào)。因此，低應(yīng)變方法仍可用于查明有效檢測(cè)長(zhǎng)度范圍是否存在缺陷。 8. 2 儀 器 設(shè) 備 8. 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)采用的測(cè)量響應(yīng) 傳感器主要是壓電式加速度傳感器（國(guó)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(cè)試），根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能，當(dāng)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(shí)，可保證很高的沖擊測(cè)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(duì)于樁頂瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)量，習(xí)慣上是將加速度計(jì)的實(shí)測(cè)信號(hào)積分成速度曲線，并據(jù)此進(jìn)行判讀。實(shí)踐證明：除采用小錘硬碰硬敲擊外，速度信號(hào)中的有效高頻成分一般在 2020Hz 以內(nèi)。但這并不等于說(shuō)，加速度計(jì)的頻響線性段達(dá)到 2020Hz 就足夠了。這是因?yàn)椋铀俣?原始 信號(hào) 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?cè)陬l譜上占據(jù)的頻帶寬窄和能量大小。事實(shí)上，對(duì)加速度信號(hào)的積分相當(dāng)于低通濾波，這種濾波作用對(duì)尖峰毛刺特別明顯。當(dāng)加速度計(jì)頻響線性段較窄時(shí)，就會(huì)造成信號(hào)失 真。所以，在 %10? 幅頻誤差內(nèi)，加速度計(jì)幅頻線性段的高限不應(yīng)小于 5000Hz，同時(shí)也應(yīng)避免在樁頂敲擊處表面凹凸不平時(shí)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(guò)臨界阻尼時(shí)，可在其固有頻率兩側(cè)使用。例如固有頻率為 20Hz 時(shí)，幅頻線性范圍（誤差 177。 10%時(shí)）約在 10～ 1000Hz 內(nèi)，若要拓寬使用頻帶，理論上可通過(guò)提高阻尼比來(lái)實(shí)現(xiàn)，但從傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作以及可用性看卻又難于做到。因此，若要提高高頻測(cè)量上限，必須提高固有頻率，勢(shì)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(huì)產(chǎn)生很大的相位越遷（ ≤ 180○ ），問(wèn)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(shí)會(huì)大幅下降并產(chǎn)生自身振蕩，雖然可通過(guò)低通濾波將自振信號(hào)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(cè)量不宜使用速度傳感器。 8. 瞬態(tài)激振應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)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(duì)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(qiáng)尼龍、鋁、銅、鐵、橡皮墊等材料，錘的質(zhì)量為零點(diǎn)幾千克至幾十千克不等。 8. 3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè) 8. 樁頂條件和樁頭處理好壞直接影響測(cè)試信號(hào)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(jì)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(jiān)硬的混凝土表面；樁頂表面應(yīng)平整干凈且無(wú)積水；妨礙正常測(cè)試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁，當(dāng)法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合緊密時(shí)，可不進(jìn)行處理，否 則，應(yīng)采用電鋸將樁頭鋸平。 當(dāng)樁頭與承臺(tái)或墊層相連時(shí)，相當(dāng)于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，對(duì)測(cè)試信號(hào) 產(chǎn)生影響。因此，測(cè)試時(shí)樁頭不得與混凝土承臺(tái)或墊層相連。 應(yīng)將其與樁側(cè)斷開。 8. 從時(shí)域波形中找到樁底反射位置，僅僅是確定了樁底反射的時(shí)間，根據(jù) ΔT =2L/c，只有已知樁長(zhǎng) L 才能計(jì)算波速 c，或已知波速 c 計(jì)算樁長(zhǎng) L。 因此，樁長(zhǎng)參數(shù)的設(shè)定應(yīng)為實(shí)際施工樁長(zhǎng)或測(cè)點(diǎn)至樁底的距離。測(cè)試前樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類樁型的測(cè)試值初步設(shè)定，實(shí)際分析過(guò)程中應(yīng)按由樁長(zhǎng)計(jì)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(duì)于時(shí)域信 號(hào)，采樣頻率越高，則采集的數(shù)字信號(hào)越接近模擬信號(hào)，越有利于缺陷位置的準(zhǔn)確判斷，一般應(yīng)在保證測(cè)得完整信號(hào)（時(shí)段 2L/c+5ms， 1024 個(gè)采樣點(diǎn)）的前提下，選用較高的采樣頻率或較小的采樣時(shí)間間隔。但是，若要兼顧頻域分辨率，則應(yīng)按采樣定理適當(dāng)降低采樣頻率或增加采樣點(diǎn)數(shù)。 8. 本條是為保證獲得高質(zhì)量響應(yīng)信號(hào)而提出的措施： 1 傳感器用耦合劑粘結(jié)時(shí)，粘結(jié)層應(yīng)盡可能?。槐匾獣r(shí)可采用沖擊鉆打孔安裝方式； 2 相對(duì)樁頂橫截面尺寸而言，激振點(diǎn)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(cè)點(diǎn)與激振點(diǎn)距離和位置不同，所受干擾的程度 也不同；對(duì)混凝土實(shí)心樁，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)位于距樁中心約 2/3 半徑 R 時(shí)，所受干擾相對(duì)較?。粚?duì)空心樁，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)與激振點(diǎn)平面夾角不超過(guò) 90176。 時(shí)，則能減少錘擊信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)的相位差。測(cè)振傳感器安裝點(diǎn)、錘擊點(diǎn)布置示意如圖 81。 當(dāng)預(yù)制樁、預(yù)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(tái)等其他結(jié)構(gòu)相連而不具備傳感器安裝條件時(shí)，可將測(cè)量響應(yīng)傳感器安裝在樁頂以下的樁側(cè)表面，且宜遠(yuǎn)離樁頂。 圖 81 傳感器安裝點(diǎn)、錘擊點(diǎn)布置示意圖 3 激振點(diǎn)與測(cè)振點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋，其目的是減少外露主筋對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾信號(hào)。若外露主筋過(guò)長(zhǎng)而影響正常測(cè)試時(shí)，應(yīng)將其割短。 4 通過(guò)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(shí)，沖擊入射波脈沖較寬，含低頻成分多，沖擊力大小相同時(shí)，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合于獲得長(zhǎng)樁樁底信號(hào)或下部缺陷的識(shí)別；錘頭剛度較大時(shí)，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多，沖擊力大小相同時(shí)，雖其能量較小，但更適合于樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。 8. 樁徑增大時(shí)，樁截面各部位 的運(yùn)動(dòng) 不均勻性也會(huì)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(cè)點(diǎn)數(shù)量，使檢測(cè)結(jié)果能全面反映 樁身結(jié)構(gòu)完整性情況。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有效信號(hào)數(shù)不宜少于 3 個(gè)，并進(jìn)行疊加平均提高信噪比。 應(yīng)合理選擇測(cè)試系統(tǒng)量程范圍，特別是傳感器的量程范圍，避免信號(hào)波峰削波。 8. 4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 8. 為分析不同時(shí)段或頻段信號(hào)所反映的樁身阻抗信息、核驗(yàn)樁底信號(hào)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(qiáng)度有關(guān)外，還與混凝土的骨料品種、粒徑級(jí)配、密度、水灰比、成樁工藝（導(dǎo)管灌注、振搗、離心）等因素有關(guān)。波速與樁身混凝土強(qiáng)度整體趨勢(shì)上呈正相關(guān)關(guān)系，即強(qiáng)度高波速高，但二者并不為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在影響 混凝土波速的諸多因素中，強(qiáng)度對(duì)波速的影響并非首位。中國(guó)建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)資料表明：采用普硅水泥，粗骨料相同，不同試配強(qiáng)度及齡期強(qiáng)度相差 1 倍時(shí)，聲速變化僅為 10%左右；根據(jù)遼寧省建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)結(jié)果：采用礦渣水泥， 28 天強(qiáng)度為 3 天強(qiáng)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(qiáng)度等級(jí)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(qiáng)度不同的桿件或試塊，同齡期強(qiáng)度低約 10%～ 15%，但波 速或聲速略有提高。也有資料報(bào)導(dǎo)正好相反，例如福建省建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)資料表明：采用普硅水泥，按相同強(qiáng)度等級(jí)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(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)，反之亦然。 雖然波速與混凝土強(qiáng)度二者并不呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但考慮到二者整體趨勢(shì)上呈正相關(guān)關(guān)系，且強(qiáng)度等級(jí)是現(xiàn)場(chǎng)最易得到的參考數(shù)據(jù)，故對(duì)于超長(zhǎng)樁或無(wú)法明確找出樁底反射信號(hào)的樁，可根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合混凝土強(qiáng)度等級(jí)，綜合確定波速平均值，或利用工藝、樁型相同且樁長(zhǎng)相對(duì)較短并能夠找出樁底反射信號(hào)的樁確定的波速，作為 波速平均值。 此外，當(dāng)某根樁露出地面且具備一定的高度時(shí)，可沿樁長(zhǎng)方向間隔一可量測(cè)的距離安置兩個(gè)測(cè)振傳感器，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)傳感器的響應(yīng)時(shí)差，計(jì)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(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特征，所劃分的樁身完整性類別。完整樁典型的時(shí)域信號(hào)和速度幅頻信號(hào)見圖 82(a)和圖 82(b)，缺陷樁典型的時(shí)域信號(hào)和速度幅頻信號(hào)見圖 83(a)和圖 83(b)。 完整樁分析判定，從時(shí)域或頻域信號(hào)的特征表現(xiàn)的信息判定相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單直觀，而分析缺陷樁信號(hào)則復(fù)雜些，有的信號(hào)的確是因施工質(zhì) 量缺陷產(chǎn)生的，但也有是因設(shè)計(jì)構(gòu)造或施工工藝本身局限導(dǎo)致的不連續(xù)斷面產(chǎn)生的，例如預(yù)制打入樁的接縫，灌注樁的逐漸擴(kuò)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(cè)試信號(hào)應(yīng)仔細(xì)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(hào)特征。另外，根據(jù)測(cè)試信號(hào)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(cè)試信號(hào)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(shí)，如何區(qū)分 是 Ⅲ 類樁還是 Ⅳ 類樁，應(yīng)仔細(xì)對(duì)照設(shè)計(jì)樁型、地質(zhì)條件、施工情況進(jìn)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(duì)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(jìn)行缺陷類別劃分，不宜單憑測(cè)試信號(hào)定論。 實(shí)踐證明，通過(guò)時(shí)域分析可確定缺陷位置及缺陷程度，再通過(guò)頻域曲線對(duì)比分 33 析，甚至借助導(dǎo)納值及動(dòng)剛度的相對(duì)高低，可為更加準(zhǔn)確地確定樁身缺陷的位置及缺陷程度提供輔助手段。 對(duì)測(cè)試信號(hào)無(wú)樁底反射且樁身無(wú)缺陷或有輕微缺陷反射這種信號(hào)特征，表 沒有列出類別劃分。測(cè)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(zhǎng)樁，長(zhǎng)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(zhǎng)漸變； 5 預(yù)制樁接頭縫隙影響。 其實(shí)， 當(dāng)樁側(cè)和樁端阻力相對(duì)樁的剛度很強(qiáng)時(shí)，高應(yīng)變法測(cè)試信號(hào)也會(huì) 測(cè)不出樁底反射。所以，上述原因造成無(wú)樁底反射也屬正常，此時(shí)的樁身完整性判定，只能結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參照本場(chǎng)地和本地區(qū)的同類別樁綜合分析或采用其他方法進(jìn)一步檢測(cè)。 對(duì)設(shè)計(jì)條件有利的擴(kuò)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(shí)域信號(hào)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(hào)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(shí)域信號(hào)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(hào)特征 8. 本方法確定樁身缺陷的位置是有誤差的，因?yàn)槿毕菸恢锰?Δ tx 和△ f′ 存在讀數(shù)誤差。采樣點(diǎn)數(shù)不變時(shí)，提高采樣頻率還會(huì)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(huì)帶來(lái)誤差。波速帶來(lái)的缺陷位置誤差 Δx＝ x． △ c/c(△ c/c 為波速相對(duì)誤差 )。若波速相對(duì)誤差為 5％，則缺陷位置為 10m 時(shí)，誤差有 ；缺陷位置為 20m 時(shí)，誤差有 。盡管如此， 從滿足工程實(shí)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(cè)試方法 ， 由于其 快速、方便、測(cè)試費(fèi)用低廉 和抽檢率高 ，是 其它檢測(cè)方法無(wú)法取代的 。 8. 由于按 式對(duì)受檢樁的樁長(zhǎng)進(jìn)行估算存在誤差，故樁長(zhǎng)估算值不應(yīng)作為實(shí)際樁長(zhǎng)判定的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但估算值可用來(lái)對(duì)受檢樁樁長(zhǎng)進(jìn)行粗略校核，當(dāng)與 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)顯著不符時(shí)，應(yīng)考慮施工樁長(zhǎng)是否真實(shí)，尤其要考慮端承型 樁樁長(zhǎng)不夠造成樁端未進(jìn)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(cè)方法證實(shí)，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(cè)方法進(jìn)一步檢測(cè)受檢 35 樁的樁長(zhǎng)。 8. 當(dāng)灌注樁樁截面形