基低应变检测中波速的合理确定

段琳

【摘要】随着我国国民经济的不断提高和现代化建设进程的不断加快，工程建设领域也随之实现了飞速的发展，越来越多的工程建设为人们的日常生活和生产带来了巨大的有力作用。在工程建设当中，桩基是工程的重要组成部分，其建设质量直接影响到人们的正常生活，甚至是社会的健康发展，以关系到工程的实用性和安全性。本文首先对低应变发射法进行了概述，指出了基变检测中的存在的问题，并结合具体的工程实例，提出合理确定波速的对策。

【关键词】低应变检测；波速；合理确定

随着我国工程建设领域的不断发展，人们的生活水平和质量得到了很大程度上的提高，工程建设的质量因而逐渐成为社会各界日益关注的重要问题。对于工程建设而言，其桩基的施工是保证其安全性和实用性的重要影响因素，因而常常被放在工程建设的重要位置之上。在我国桩基检测技术发展的现阶段，通常采用的是低应变反射波法，但是由于受到环境因素、施工工艺以及土层性质等多方面的影响，使得其检测波速无法实现合理的确定，使得工程建设的质量得不到应有的保障，进而影响到人们的人身安全和社会的发展。相关的技术人员必须重视对桩基低应变的检测工作，对影响波速的因素进行深入的分析，在工程建设的实际当中实现对波速的合理确定。

一.低应变反射波法概述

1.基本原理

低应变发射波法应用的理论基础是振动和波动理论，其实质就是利用弹性应力波能够在混凝土中实现反射及传播的特性，来实现对工程桩基质量进行检测与判断。

假设桩基的截面积为A，反射的波速为C，β为桩基施工所选用材料的密度，在桩基界面所产生的阻力为Z，以此来表示桩基质量的实际情况，那么Z=β×CA。使用工具对桩基顶部进行敲打，所产生的应力波会始终以C的速度进行传递，当应力波受到外界环境等因素的干扰时，阻力Z就会使其一部分向上发生反射，一部分会继续保持向下传递，直至桩基的最底端。技术人员可以通过对反射波的平均速度的确定，找出桩基中存在问题的具体位置。

2.存在的问题

利用低应变反射波法对工程的桩基进行质量检测，虽然在实际中取得了一定的成效，但是由于受到各种不可控因素的影响，使其检测中出现了一些实际的问题，主要体现在以下两个方面：

2.1被检测桩基的强度要求不明确

一般情况下，被检测桩基的材料内强度会随着时间的延长而增加，其材料的物理力和声学参数的数值变化也会逐渐趋于稳定。但是由于受到气候变化和施工环境等因素的影响，对桩基材料强度的检测无法在工程竣工前得以完成，从而无法确保桩基的完整性。

2.2反射波速无法精确控制

通常情况下，在低应变检测桩基完整性的工作当中，利用反射波的时间、幅度等就可以判断出桩基出现缺陷的具体位置和缺陷的严重程度。但是，如果桩基的内部发生了多次的变径情况，就会对反射波产生较为严重的干扰，无法实现对波速的合理确定，进而影响对桩基质量检测的成效。

二.影响波速合理确定的因素

在对工程桩基质量进行低应变检测的过程当中，对其反射波的速度进行合理的确定是一项非常重要的内容，对于工程桩基缺陷位置和情况的判断会产生直接的影响。但是，实际上，其波速会受到多种因素的制约，导致技术人员相关的判断出现误差，主要包括了以下几个方面：

1.震源的选择

利用反射波法对桩基进行质量检测的前提就是对震源的选择。由于不同的击打方式会产生不同的波形曲线，因此，只有正确地对震源进行选择，才能够使信号的传播直至桩基的最低端，从而获得有效的反射信号；此外，击打方式的轻重和垂直度也会对信号的传播产生影响。

2.传感器的安装

传感器是接收反射信号的最重要的设备，其质量和安装也会对波形产生影响，因此，必须要保证传感器与桩基形成有效的接触。为了能够更加合理地确定波速，应该选用轻小的传感器，避免传感器与技术人员的身体发生接触；需要注意的是，为了精确的控制波速，尽量选用黄油来安装传感器。

3.土层土质

桩基周围的土层土质也是影响波速确定的重要因素。在对桩基波形曲线进行分析研究的时候，技术人员应该充分的考虑到桩基底部的虚土沉渣以及软硬土层对反射波的影响，避免对桩基的实际情况发生误判的情况。

三、 低应变检测的实际应用

1.工程实例

XX省某居民小区采用锤击的方式，对混凝土预应力管桩基础进行检测。工程中的桩基直径为400mm，桩基的长度为4.2m，桩身的混凝土强度等级为C80，其中单桩的竖向承载力为1200kN，传感器为加速度计表。作业时，技术人员用尼龙锤进行敲击，每次敲击的时间间隔为12μs。

图：反射波速度与时间的曲线图

经过技术人员的分析，得知桩基底部第一次的反射时间为1.78ms，第二次反射时间为3.67ms，根据两次反射时间差确定出桩基混凝土的波速为4399m/s；如果按照第一次的反射时间为标准进行计算，其波速为4607m/s，二者之间的相对误差为6.2%。

2.低应变检测中波速的合理确定

2.1提供动力参数

为了确保波速的合理性，首先要为其提供准确的动力参数，以此进行的计算和分析，才能得到具有一定规则的波形。以准确的动力参数为标准，所得到的纵波的波速较为平稳，据此进行波速的确定，不仅可以检测出桩基的实际质量，还能测量出其实际的承载力。

2.2正确选择与安装传感器

为了使得所获取的信号和数据精确稳定，在对工程桩基进行低应变检测的时候，要选用谐振频率较高、量程范围较广的传感器；为了保证传感器的灵敏度，其安装工序应该严格以实际的桩基强度和测量范围为依据。

2.3合理控制检测试验的方法

桩基低应变检测中，在桩基外顶部所施加的震动信号会沿着桩身的进行传播，如果桩基中存在质量缺陷，应力波在抵达缺陷区域的时候就会产生反射波，技术人员可以通过对反射波的速度和曲线图来进行相关的判定。为了使波速更为合理，应该使检测试验的次数不少于3次。

2.4合理进行信号的筛选與采集

由于不同工程的桩基大小的不同，使得其检测点的设置也不同，一般情况下2—4个，为了确保反射信号的精确，所采集的有效信号数量应不少于3个；如果这三个发生重现的情况，就必须重新进行检测。

结束语：在我国工程建设领域不断发展的当下，低应变检测的方法已经逐渐成为工程桩基检测中的最主要的技术手段。随着我国科学技术水平的不断提高，其检测技术也在工程施工中得到了广泛的应用。为了合理准确的控制波速，技术人员必须要掌握其检测工艺与方法，合理的选用传感器，在对桩基附近的土层土质和混凝土材料进行了充分分析的基础上，根据波形的情况对桩基的质量进行科学地判断。

参考文献

[1]王彦，姚锐奕.浅谈低应变检测技术在桥梁桩基检测中的应用[J].中华民居，2014（7）

[2]冯建东.谈桩基检测中的低应变检测技术[J].山东工业技术，2015（1）