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《廣州建筑雜志》2014年第二期

1既有建筑物下樁基檢測技術研究

（1）平行地震波法平行地震波法（ParallelSeismicTest）是國外學者提出的一種有效檢測既有建筑物基樁完整性和長度的方法，屬于地震測井的一種方法，最先在法國得到應用。陳龍珠教授對這一方法進行了引進與追蹤研究，在我國稱之為“旁孔透射波法”。平行地震波法是將鉆孔套管放在待檢測的樁基附近，套管與周圍土體緊密結合，同時套管內注滿清水，水聽檢波器在套管內檢測由樁基頂部敲擊所產生的P波，繪制P波首先達到不同點的深度與時間曲線，由圖形曲線可分析樁身長度和完整性。檢測示意圖見圖2。黃大治等人采用平行地震波法檢測既有建筑物樁基質量，并采用三維有限元分析飽和土、非飽和土地基中完整樁和缺陷樁的透射波信號。但該法在廣東地區的適用性還需進一步檢驗。浙江省建筑科學設計研究院吳寶杰等利用平行震波法對既有建筑物下基樁的質量進行檢測，取得了初步成功，但后續波與樁身質量和樁底深度的對應關系，波速與樁身質量、周圍各土層關系等還不成熟，需進一步研究。

（2）雙速度法雙速度法的提出是為了解決上下行波相互干擾的問題，沿樁身布置兩個加速度傳感器測取兩點應變，如圖3所示，可分離樁身上行波和下行波，通過應變和速度的關系，得到了下行波的計算公式，可不依賴實際樁長，計算出樁身縱波波速，檢驗樁長。同時對于上部已施工承臺的樁基形式，有效克服了上部結構變截面處的干擾。唐勇通過16根有承臺和無承臺模型樁的單速度和雙速度測試結果證明，雙速度法應用于既有建筑物樁基檢測具有很好的效果。目前已有儀器和軟件支持雙通道測量并可自行計算出上行波。工程應用中也出現過布置多道傳感器的形式，但仍處于雙速度法的范疇，理論上沒有更進一步。雙速度法的優點在于可有效分離出上下行波，減少由于承臺等上部結構帶來的干擾，能做到無損檢測。缺點是傳感器的安裝需要一定的樁身出露距離，同時傳感器的間距、安裝、敲擊點的選擇、樁身的平整度影響等一系列問題尚需不斷總結經驗，方可應用于實際工程檢測。

（3）橫波法一維縱波理論在大直徑樁中由于三維效應而不成立，北卡羅來納州在1983年針對該問題提出了橫波檢測技術，其理論依據是樁身彎曲波能量的頻散。在樁側施加橫向激勵，利用彎曲能量波代替常規的壓縮波，彎曲波同時向上和向下傳播，通過速度計記錄波速并利用時域分析得到結果。橫波法有效地減弱了樁徑的影響，解決了大直徑樁中的三維效應問題，使動測法不局限于一維桿系理論。其缺點是適用性不強，只適用于軟土上的短樁，且目前大多停留在實驗階段，工程應用實例較少。

（4）樁長增量逼近法樁長增量逼近法是利用有限元模擬實際上部結構和初始假定樁長時的動態反應，通過有限元模擬曲線與實際低應變法檢測曲線對比分析，減去上部結構影響，得到“剩余反應曲線”。當模擬樁長與實際樁長接近時“剩余反應曲線”發生明顯變化，可確定樁長區間，同樣原理可用于定位缺陷。樁長增量逼近法示意見圖4。樁長增量逼近法對數值模擬的精度要求很高，有限元模擬幾乎很難達到實際情況，該方法距離實際應用還有較大距離。其他檢測方法還包括機械阻抗法、縱阻抗剖分析法、動力參數識別法等，但大多是理論上可行，實際應用很困難，還有待進一步研究。眾多學者對當前的檢測方法進行了改良試驗，如國內方面徐攸在對天津港碼頭的30m長的樁分別進行了有無梁板的試驗研究，探討了上部結構對樁身檢測曲線的影響，同時對不同激勵位置，各種手錘材質對樁的振動速度曲線的影響進行了分析，提出了采用小應變法檢測碼頭樁應注意的問題。姜衛方提出上行波遇到上部結構發生反射，在時域曲線上表現為擴頸反應，后正常沿樁身衰減的理論假設，為此進行了不同敲擊位置和傳感器接收位置的對比試驗，總結了一套應用于具有上部結構的樁基檢測方法，但應用于實際尚需進一步檢驗和完善。翁有法等提出了既有結構樁身完整性檢測的基樁前期處理方法，采用頂置式傳感器，樁側激振，推薦激振平面和傳感器的安裝平面在樁身的同一高度，離樁頂（承臺、梁板底面）的距離宜為2~3倍樁徑。同時提出了實測波形的判讀原則，具有一定的參考意義。數值試驗方面，柴華友模擬了應力波在平臺-樁系統的傳播過程，提出了兩測點測量方法，在樁頂和樁側布設傳感器，通過濾波和波形比較等方法，綜合確定樁身完整性。同時采用AN-SYS-DYNA對設想進行了驗證。彭志豪等分別建立了有無梁板式碼頭的群樁模型，采用ANSYS-DYNA分析了不同面板尺寸，以及不同激振點和傳感器接收點對樁身內波速傳播影響的數值試驗。季勇志基于三維導波理論，分析研究了碼頭樁基在樁頂固連和非固連兩種結構形式下的無損檢測方法，對比研究了縱波和橫波在無損檢測中的優劣，認為橫波可以有效地避開上部結構的干擾。動測信號數據處理也是研究的重點內容，天津大學孫熙平、王元戰等人指出，利用小波分解的分析方法來解決高樁碼頭基樁檢測問題是一種很好的思路。李學軍提出了一種對多次激振后的檢測信號進行數據加權融合的處理技術，對有效信號的識別和判斷有較好的效果。

2結語

目前傳統的單樁檢測方法仍是既有建筑物樁基檢測方法與試驗研究的重點，后續研究可在激振位置、激振方式以及傳感器放置等方面尋找最優檢測手段，同時加強對檢測信號數據的分析過濾研究，提高檢測信號識別精度。筆者認為，由于單樁檢測技術比較成熟，綜合考慮費用低廉、操作簡便、無損檢測等特點和要求，把已有的檢測技術進行改進以適用于具有上部結構的單樁檢測，仍是當前的主要研究方向。數值模擬方法在檢測方案的對比、試驗數據的獲取、時間費用費方面，比現場試驗有較大優勢，可進一步完善數值建模理論，探討檢測方案的有效性。基于樁頂自由的單樁檢測技術無論在理論上還是工程應用中都已較成熟，而對于既有建筑物樁基檢測由于上部結構的干擾和環境的制約，傳統的低應變反射波法檢測結果不盡如人意。找到適用于含上部結構的樁基檢測方法已成為工程界日益關心的問題。本文介紹的既有建筑物樁基檢測方法具有很好的工程實用價值，值得深入研究和進一步推廣。

作者：張程林胡賀松戚玉亮單位：廣州市建筑科學研究院有限公司