提高基础桩动测检测准确度的方法与措施探索

提高基础桩动测检测准确度的方法与措施探索

洪巍

(广东平胜工程质量检测有限公司，广东湛江 524003)

摘 要：近年来，桩基础得到广泛的应用。动测是基础桩完整性无损检测的一种方法，在工程实践中简称为“动测法”。 “动测法”在桩身完整性评价准确性上存在一定的局限性，其所判定的桩身缺陷及其程度，最终都要通过开挖或钻取桩身混凝土芯样来核实。因此，提高基桩“动测法”检测的准确性，可大大减少钻取芯样等有损检测方法所带来问题。本文作者在分析影响基桩反射波低应变动测准确度因素的基础上，介绍了提高准确度的措施，供同行借鉴。

关键词：基础桩；动测；误差；准确度；

1 动测法的工作原理

“动测法”的工作原理是利用与传感器相连的动测仪接受激振桩头产生和入射波及缺陷（包括桩底）的反射波，根据波形的特征对缺陷进行判定。从这一工作原理中，我们可以发现提高“动测法”准确性有两个主要环节：第一是如何获得真实反映桩身特征的良好信号（即波形）；第二是如何提高对信号判读的正确性。

2 提高“动测”准确度的方法

2.1 重视“动测”检测前期的准备工作

“动测”检测的准备工作包括：对仪器设备的检查和向施工单位说明有关现场准备工作的要求及索取地质、钻孔、混凝土灌注资料。仪器设备的检查内容包括：传感器、联线、计算机、采集仪是否正常，蓄电池是否充好电等。基桩的地质、施工资料对信号分析会起很大的作用，具体将在后面提及。需要注意和强调的是，施工单位提供的桩长有时可能是设计桩长，而不是实际的桩身长度，桩身长度不准确会影响到缺陷位置判定的准确性。

2.2 桩头清理及传感器的安装

桩头清理要求：混凝土不含有杂质，并且干净、平整，有利于传感器的安装及击振锤的锤击。对于高阻尼速度计、加速度计等平头传感器的安装要求与洁净且有强度的混凝土面紧贴，并与桩轴线平行，安装好后用手指轻敲确保粘贴牢固。粘贴介质可选用橡皮泥、高稠黄油、石膏等。

2.3 激振锤及振源频率的选择

激振锤及振源频率的选择是获得良好信号的关键。经过对各种激振锤的实际运用对比，我们发现短桩在检测时，用手锤做为激振锤即可。长桩在检测时，力棒是最为理想的一种激振锤。不同直径和长度的桩底以及缺陷的深浅不同所要求的最佳激振频率都有所不同。一般情况下，深部缺陷（包括桩底）要求的激振频率较低。激振频率与碰撞材料的刚度有关，刚度越大频率越高，因此可在桩头激振处垫橡胶皮来改变激振频率。橡胶皮可选用废弃的汽车内胎，所垫的橡胶皮层数越多频率越低，实际中增减橡胶皮层数便可获得不同的激振频率。在橡胶皮层数适当时，桩底和缺陷的反射波都能直观地在波形上反映出来。

2.4 防止外部信号干扰

在实际检测中，外部干扰信号经常会混杂进来，附加在桩的特征信号上，混扰了对信号的判读。这些外部的干扰信号通常有振动干扰和交流干扰。振动干扰的来源主要有周围强烈的机械振动或传感器的不良安装；交流干扰来源于交流电，可通过采用直流电源，屏蔽线与仪器地线相联后接地，地面潮湿时信号线悬空等途径排除。

3 提高对信号判读的正确性方法

3.1 信号可靠性的判断

信号的可靠性直接影响桩身完整性的判定，因此应在检测现场即时对信号的可靠性作出判断，及时查明原因采取措施后重测。判定的方法是观察不同的传感器或不同的激振点所获得的时域波形，主要特征是否相同，特别是频域共振峰的特征是否相同。若这些特征都是基本相同，说明信号充分反映了桩身情况，分析时就不会导致错判和漏判。

3.2 利用频域分析法作为辅助

对信号的分析以时域波形分析为主，频域分析做进一步的补充和核实。频域分析值与时域分析值稍有出入，在时域中缺陷反射，频域里也可找出引起的不合理的共振峰。

3.3 利用基桩相关资料辅助分析

在测桩前向施工单位索取有关的地质、钻孔、灌注等资料对信号分析工作会起一定的辅助作用。如，沉管灌注桩在淤泥层中容易出现缩径。如果波形分析发现缺陷位置正处于此土层中，说明分析结果是符合情理的。掌握地质和施工资料对提高信号分析的准确度是大有帮助的。

4 造成动测误差的成因

4.1 测试人员自身素质及经验

在检测工作中，测试人员的自身素质和实践经验是很重要的。测试人员对仪器的运用的熟练程度、测试方法的理解程度、对现场地质情况以及对桩本身的施工情况的了解程度等，都能直接影响到测试成果的准确性。另外，目前的测试仪器大多采用计算机控制，利用计算机进行现场采样、计算结果及分析成果，但计算机是代替不了一些测试参数及一些修正系数的选定，这一点仍由测试人员来确定。因而测试人员的自身素质及实践经验，是造成动测误差是一个相当重要的因素。

4.2 仪器设备自身的误差

目前，国内投入使用的仪器种类繁多，从国外引进的仪器，存在着与我国实际情况配套适应的问题，那些认为国外引进的设备，技术起点高、质量有保证的想法显然是不成立的。而国内生产仪器历史不长，不够成熟，有待进一步完善。这些因素，都会使仪器自身存在不可避免的误差。

4.3 测试对象和测试条件对测试结果的影响

不同的测试对象及测试条件，对测试成果将会带来一定影响。因为测试时采用的激振力、仪器灵敏度档位，对不同桩径、桩长、不同场地条件应有所不同，只有最佳采样精度，才能获得准确的实验成果。

4.4 检测方法的影响

目前，小应变测试主要采用反射波法、机械阻抗法、动力参数法等；大应变测试主要采用 case 法、锤贯法等。实际检测时，由于检测方法不同，测试的参数选定不同，因而对不同的桩型采用同的方法也会对测试成果造成误差。

4.5 环境因素影响

如果测试场地周围有振动、磁场及其他干扰源，那将会对收集到的原始数据造成一定的叠加影响，这类干扰如不在分析判断中加以排除，就会导致判断错误，得不到正确的结果。

4.6检测报告表达方式的影响

无论采用何种方法，最终提供给设计部门、质量监督部门及使用单位的结果是书面检测报告。由于相关行业部门没有出台检测报告的统一标准，现行的检测报告时常出现不附测试曲线、不标明判识点、不给出所选参数等问题，给使用单位的工程技术人员造成判断上的误解，严重的会给工程带来损失。

5 对无桩底反射波信号的处理

5.1 桩身缺陷大，缺陷反射波将桩底反射覆盖

这种情况可利用该工地其它桩的混凝土平均波速估算缺陷的大概位置。

5.2 激振频率过高，能量低，波的穿透力不强

这种情况在检测现场改造激振方式，加大激振能量即可。

5.3 桩的本身特征所决定的

当桩支承在砂砾层上时，由于水泥浆透入松动的砂砾层，形成楔形桩尖，在一定条件下就不会发生桩底反射；当桩尖支承在岩层时，阻抗在一定情况会与桩身阻抗接近，且与岩层粘结良好，也不会有明显的桩底反射；当采用人工挖孔桩时，人工挖孔桩孔是利用直径逐渐减小的砼护筒作护壁，这样形成的桩径逐级减小，大量的缩径造成的反射信号就覆盖了桩底反射。这种由于基桩本身特征决定的无桩底反射情况，是不适用“动测法”检测的，应改用超声波或其他的无损检测方法。

6 结语

总之，动测法准确度的控制应综合考虑，所得到的数据才是可靠的；当所测得的数据有较大差异时，通过分析，就可找出问题所在，以便进行调整和修改，达到理想的效果，得到准确的数据。

参考文献

[1]张献民,刘国辉.低应变瞬态锤击桩基无损动测技术[M].北京:地质出版社,1995.

作者简介：洪巍（1973.8）男；高级工程师；现从事建筑工程检测与管理工作。