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低应变法检测既有建筑地基基础的思考

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：何立基

[导读] 摘要：近年来，基于低应变法的既有建筑地基检测技术不断兴起，已成为我国目前建筑地基检测技术的主流。

        佛山市三水区建筑工程质量检测站广东佛山 528100
        摘要：近年来，基于低应变法的既有建筑地基检测技术不断兴起，已成为我国目前建筑地基检测技术的主流。同时，良好的检测效果使该技术不断向多个区域广泛蔓延，推广应用该技术已成为保证既有建筑地基基础安全稳定的重要举措。
        关键词：低应变法；既有建筑；地基基础检测；应用
        随着我国经济和科技水平的发展，建筑业也取得了巨大的成就。由于原有建筑物的长久使用，建筑地基的变形将趋于稳定，但也会存在地基承载力减弱的问题。因此，评价建筑地基安全具有重要意义，而低应变检测是我国建筑地基基础监测的主要应用方法。基于此，本文详细探讨了低应变法在既有建筑地基基础检测中的应用。
        一、既有建筑地基基础检测技术
        1、载荷试验技术。该技术在相关领域中得到了广泛使用，尤其是在地基承载力的检测及评定方面起到了不容小觑的作用。相关人员在开展荷载试验过程中，选择的建筑物为条形基础，紧接着选择最为适宜的试验位置开展相应的检测工作，并在充分结合检测结果的基础上科学判断建筑物地基基础。
        2、原位取样技术。在新形势下，原位取样技术也有着广泛的应用，在既有建筑的地基基础检测中，地基土的力学性能指标包括含水率、密度、孔隙率、压缩模量、粘聚力及内摩擦角等，对这些力学性能指标的检测，能对地基基础及上部建筑结构的安全度进行评价。在原位取样技术的应用中，应在基础下方直接选择试样，通过土工试验对地基基础进行分析，分析地基基础的物理力学性质变化。
        3、低应变动力测试技术。低应变动力测试技术也是当前既有建筑地基基础检测中重点应用的技术手段，在复合地基的检测中较常见。测试中，应选择地基基础中的素混凝土桩，通过特定的技术手段，得出目前建筑基础的数据，通过前后对比分析，得出地基基础的稳定性。低应变基桩反射波法测试通过洞内锤击激振方式能保证动测曲线的典型性，其适用性十分可观。
        二、低应变法检测既有建筑地基基础的现状
        目前，人们生活水平不断提升，对建筑工程的质量和使用年限有了更高的要求。在建筑工程领域，相关工作人员既要不断提高新建工程项目的施工质量，也要不断加强对既有建筑物的质量检测，只有这样才能保证建筑工程项目发挥其应有的价值。既有建筑物在经长期使用后，地基的变形会逐渐趋向于稳定。但在地基逐渐改变过程中，地基的承载力可能大量减弱，对整个建筑的危害将是致命的。做好既有建筑地基基础的检测工作，能在一定程度上减少突发事故的发生，将要发生的危险因素抑制在初期。因此，既有建筑地基基础的安全评价意义重大。低应变法检测是我国目前监测建筑地基基础的主要应用手段，在既有建筑的地基基础检测中发挥着不可替代的优越性。既有建筑的地基基础在时间的推移下，会使周边的地基承载力得到进一步提高，进而稳定化。
        三、影响低应变检测的因素
        1、桩头。科学处理桩顶条件与桩头，保证信号测试的质量。通常，灌注桩及时清理桩顶的浮浆或破损部分，使混凝土外露坚硬的表面部分，桩顶表面保持整洁，避免出现积水，激振和传感器选择在同一水平面安装。
        2、安装传感器。传感器的安装直接影响地基基础低应变法检测的实际效果。在粘接传感器时，其粘接的层面应尽量使其薄一点，而传感器的具体安装位置应与桩的激振点在同一个水平面上；同时，安装传感器时要注意避开钢筋笼中主筋的影响。若在对地基基础检测时需瞬间激振，则要先在施工现场进行实地敲击试验，而后选择合理的设备完成激振检测，在桩身的上部缺陷位置处得到真实的反射信号。此外，在空心桩检测中，传感器需和桩柱的中心线保持90°角，其实际安装位置应以壁厚的二分之一处较为合适。
        3、激振点与激振方式。

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采取用力敲击方式检测长大桩，该方法主要检测桩底和深部缺陷。以小锤击打中短桩，其通过自身优势，如脉冲窄、频率高等对浅层缺陷的程度与位置精确判断。在现实检测中，禁止以小锤侧长大桩。
        四、低应变法在既有建筑地基基础检测中的应用
        1、基本原理。低应变检测法被普遍使用在各种架构工程地基基础监测内，在低应变法使用的周期范围内，致力于更好地针对基桩的层次方面开展科学完备的多层监测，需经过基桩反射波的手段开展。同时致力于更好地完成桩基层次中出现的应力波，在工程地处桩上部使用激振讯息。在应力波发生作用后，经一套桩身完成搭接工作，联结达到完整的桩低或截面，可获取桩基的科学完备效用。
        2、测试仪器和设备
        ①测量响应系统。低应变动力检测使用的测量响应传感器，可采用压电式加速度传感器。实践表明，除采用小锤硬碰硬敲击外，速度信号中的有效高额成分一般在2000Hz内。但这并不等于说，加速度计的频响线段达到2000Hz就足够了。这是因加速度原始信号比积分后的速度波形中要包含更多的毛刺，高频尖峰毛刺的宽窄和多寡决定了它们在频谱上占据的频带宽窄和能量大小。当加速度计的频响线性段较窄时，就会造成信号失真。
        ②激振设备。瞬态激振操作应通过现场试验选择不同材质的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄脉冲。除大直径桩外，冲击脉冲中的有效高频分量可选择不超过2000Hz。桩直径小时，脉冲可少窄一些。锤头的软硬或锤垫的厚薄和锤的质量都能起到控制脉冲宽窄的作用，通常前者起主要作用。而后者（包括手锤轻敲或加力重击）主要是控制力脉冲幅值。
        3、低应变在既有建筑地基基础检测中的方法。在建筑地基的基础检测工作中，目前使用的低应变法技术的检测方式多采用传统锤击法来进行。但传统重锤桩顶敲击法的难度大，需对检测方式进行调整。实际施工环节中需要用水钻在桩顶下钻孔，然后安装钢板，在洞内完成传感器的安装环节。必要时可通过鞭炮激发的方式来采集声波信号。
        4、保证低应变法应用效果的措施。为确保在建筑地基基础检测中应用低应变法的效果，就必须采取相应的措施，提高应用水平，确保应用效果。①在建筑地基基础检测前期，应充分做好前期准备工作，采用浮浆法处理桩头，保证其表面清洁和平整，为桩头与传感器的安装奠定良好基础；②在选择接受条件和激振方式时，应进行科学的试验，并对试验结果进行充分分析，从而选择最佳接受条件和激振方式；③为确保激振效果，在选择激振位置时，应通过试验，合理选择激振位置，确保所选位置和数量能提高应用效果；④为提高低应变法应用水平，应合理选择激振方式，如通过小能量的激振检测，从而得出检测的分辨率也不高；⑤低应变法在建筑地基基础检测的应用中，应保证桩柱能被检测两次以上，从而有效降低检测误差，提高建筑地基基础检测的准确性。同时，还需提高检测过程抗干扰能力，可通过增强信号、重复激振等方式确保提高抗干扰的能力，从而确保低应变法在建筑地基基础检测中的应用效果。
        5、局限性。在地基基础检测中，无论哪一种检测方式，都有其明显的优缺点，就低应变法而言，随着在地基基础检测中，具有检测效率高、检测质量有保证等优势。但也存在一定的局限性，在具体应用中需根据工程特性，充分考虑低应变法检测的局限性，以提升检测精度。比如：低应变法只能检测出波阻抗发生相对变化的情况，可精确检测出桩基是否存在缩径或扩径等问题，也可计算出缺陷存在的具体位置。但无法有效确定桩基缺陷的具体性质，此外，在桩基缺陷程度定量分析时也难以达到理想效果，就目前实践应用现状而言，低应变法在桩基检测中，只能定性的给出桩基缺陷程度。特别是在平均波速和混凝土强度关系计算时，低应变法更是无法给出具体的关系结果。此外，当桩基长径比超过一定程度时，低应变法也无法给出精确的检测结果。因此，在低应变法地基基础检查中的实践应用还有很大的发展空间。
        参考文献：
        [1]付秀玲.低应变法检测既有建筑地基基础的研究[J].绿色环保建材，2016（12）.
        [2]李红.低应变法检测既有建筑地基基础的研究[J].城市建设理论研究，2015（35）.