淺談影響基樁完整性檢測結果的因素

李　劍

摘要:隨著基礎建設的迅速發(fā)展,基樁被大量應用于各種建設中,然而基樁質量帶來的工程問題也越來越多,因此,采用有效的檢測手段對基樁質量進行檢測,避免工程事故發(fā)生是十分必要的。文章介紹各種基樁的施工特點以及檢測應注意事項等。

關鍵詞:樁基;反射波;傳感器;黏合劑

中圖分類號:TU472 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)26-0149-02

一、基樁的施工特點

樁基由樁和樁承臺組成(見樁基礎)。樁的施工法分為預制樁和灌注樁兩大類。打樁方法的選定,除了根據(jù)工程地質條件外,還要考慮樁的類型、斷面、長度、場地環(huán)境及設計要求。隨著建筑工業(yè)的發(fā)展,為了適應大型樁基工程的需要,樁基礎施工技術既要增加錘重和改進起重、吊裝操作工藝,又要減少震動噪聲和對環(huán)境的污染。

預制樁的施工:預制樁的施工方法有:錘擊法、振動法、和壓入法。(1)錘擊法。樁基施工中采用最廣泛的一種沉樁方法。以錘的沖擊能量克服土對樁的阻力,使樁沉到預定深度。一般適用于硬塑、軟塑黏性土。用于砂土或碎石土有困難時,可輔以鉆孔法及水沖法。常用樁錘有蒸汽錘、柴油錘(見打樁機);由于錘擊會產生一定的噪聲,一般在大城市中少用。(2)振動法。振動法沉樁是以大功率的電動激振器產生頻率為700～900次/分鐘的振動,克服土對樁的阻力,使樁沉入土中。一般適用于砂土中沉入鋼板樁,亦可輔以水沖法沉入預制鋼筋混凝土管樁。用于振動沉樁的振動機的常用規(guī)格為20噸及40噸。目前,使用高頻率達10000次/分鐘的沉樁機頭,震動與噪聲小,沉樁速度快(見振動沉樁機)。(3)壓入法。壓入法沉樁具有無噪聲、無震動、成本低等優(yōu)點,南寧市常用壓樁機有400噸及600噸兩種。壓樁需借助設備自重及配重,經過傳動機構加壓把樁壓入土中,故適用于較多的地基,但遇到回填有較大塊石或舊基礎的地基時要注意引孔,有時會把樁壓斷。

灌注樁的施工:主要工序是成孔及灌注混凝土,成孔可分為套管成孔和泥漿護壁成孔。(1)套管成孔灌注樁。將帶有鋼筋混凝土預制樁尖或活瓣樁尖的套管用錘擊法或振動法沉入土中擠土成孔。在管中灌注混凝土后,邊振動邊將套管拔出,同時混凝土得到振實,在土中成圓柱樁體。套管成孔灌注樁適用于軟土地基,不受地下水位影響。由于套管灌注樁在淤泥中成孔,有時會出現(xiàn)縮頸和斷裂,施工時要嚴格掌握操作順序、灌注混凝土量和拔管時間,必要時可二次沉管、復打予以補救。(2)泥漿護壁成孔灌注樁。以鉆(沖)機切削土體,排土成孔。灌入泥漿,泥漿稠度可根據(jù)土層情況確定。其作用是穩(wěn)定孔壁,維持孔徑。經清除底部石渣后用“導管法”灌注水下混凝土。按不同土層選用沖擊鉆機或旋轉鉆機可穿過砂土層,碎石土層,并可鉆入基巖。建筑上常用的灌注樁直徑為600～1500毫米。遇軟土層使用潛水鉆成孔。

二、基樁完整性檢測影響因素

(一)樁頭的處理

樁頭處理特別重要,樁頭清理的好壞將直接影響到檢測結果的質量,無論采用哪種方法測樁,樁頭的浮漿或松散的部分都應清除干凈,而且一般不允許與其他結構相連,尤其在澆注承臺以后再進行測試是非常危險的。由于浮漿或松散層不密實,與下部正?；炷琉そY不良,會形成一個不連續(xù)的界面。敲擊樁頭產生的應力波在這一界面上多次反射,影響應力波向下傳播,這種雜波幅值大,與正常信號疊加后,會掩蓋樁下部的信息,尤其是安裝傳感器和敲擊的部位。對于安裝傳感器的檢測面和激振點的敲擊面要堅實平整,并基本與樁身軸線垂直,使激勵點和信號接收點直接處于混凝土母體上,同時樁頭應充分地清掃干凈并吸干漬水,必要時用手提砂輪機打磨平整,以利于傳感器的安裝。

(二)傳感器的選擇與安裝

目前國內常用的傳感器有兩種:速度計和加速度計,使用時應視具體情況而定。

1.通常在檢測小直徑、短樁時宜采用加速度計,這樣可確保采集到淺部缺陷,減少“盲區(qū)”。而在測大直徑、長樁時采用速度計,可避免因加速度計接收大能量激振信號時產生過載而致使信號阻塞。

2.選擇傳感器時要考慮振源的影響,在反射波法測樁中,除了高頻錘(寬脈沖)容易激發(fā)速度計的安裝諧振外,振源對速度計沒有明顯的不良影響;但對于加速度計,當量程小于509時,如用高頻錘(鐵錘等),不僅可能誘發(fā)安裝諧振,而且會導致信號漂移,給分析帶來難度。

3.選擇傳感器時還要考慮輸出線路的影響,速度計是低阻抗輸出,自生電信號,長線傳輸時,除可能產生50Hz干擾外,并無其他不良影響。電荷輸出型加速度計是高阻抗電荷輸出,須經過LS接頭、低噪聲電纜線、電荷放大器與儀器相聯(lián),不僅野外使用困難,而且干擾因素太多,這或許正是這類加速度計難以推廣的原因。

4.基樁檢測一般選用諧振頻率較高且阻尼大些的傳感器,對靈敏度的要求,速度型傳感器靈敏度應大于300mv/cn/s,加速度型傳感器靈敏度應大于100pv/g。為保證檢測數(shù)據(jù)的真實性、準確性,除要配備高質量的儀器和傳感器外,檢測時傳感器的安裝也是非常重要的環(huán)節(jié)之一。傳感器的安裝應該注意以下幾個方面:

(1)由于彈性反射波法是建立在一維縱向振動的波動理論的基礎上,傳感器的軸線與樁身的縱軸線是否平行是至關重要的,否則,入射波與反射波將產生夾角(相位角),二維效應將難以克服。因此,在傳感器安裝時,應必須確保傳感器的軸線與樁身的縱軸線平行(或確保傳感器的軸線與樁頭平面垂直)。

(2)傳感器的安裝可采用膠粘貼、石膏粘貼、薄蠟或潤滑脂粘貼和橡皮泥粘貼、我公司采用白色黏土等方法與樁黏貼。下面介紹幾種較常用的耦合劑:黏性好的黃油或凡士林,經濟實用,但黃油較臟,凡士林較干凈,這種黏合劑需要較平整的粘貼面;黏性好彈性差的橡皮泥;干凈方便的牙膏;用口加工好的口香糖;白色黏土用行星適量的水溶解,其黏性較好且顆粒較細,能保證傳感器與粘貼界面的充分接觸,手臟后易于清洗,缺點是易干燥,因此在使用時需保證白色黏土的濕度。不論采用何種方式粘貼,都必須保證傳感器與樁頂之間有一個良好的黏合效果。在保證黏接效果的前提下,盡可能減少傳感器和樁頂之間的粘貼材料厚度,并在黏接物材料完全固化后進行檢測。學者們通過在振動臺上檢測不同條件下動圈式速度計的安裝諧振頻率,通過改變橡皮泥厚度,發(fā)現(xiàn)過厚的黏合劑會降低傳感器的安裝諧振頻率,這點在實際檢測中如不注意會經常遇到,有時由于過厚的黏合劑,所采集到的曲線會無法正確分析,嚴重時會把完整樁判成斷樁。安裝諧振振蕩屬不良干擾,提高安裝諧振頻率或采用低頻激發(fā),加大激勵信號的脈沖寬度(樁頭加墊)均是非常行之有效的干擾消去法。另外,加速度計的諧振振蕩一般在積分成速度后會大為削弱,即便稍有剩余,亦可利用數(shù)字平滑或寬頻帶數(shù)字濾波予以解決;而速度計,更為有效的方法便是調整儀器的模擬濾波設置或采用數(shù)字濾波處理。一般認為傳感器越輕、越貼近被測物、與被測物之間的接觸剛度越大,傳遞特性就越好,測試信號也越接近被測物表面的質點振動。

(3)為排除檢測過程中面波、直達波及其他干擾波對有效反射縱波的干擾,傳感器應安裝在基樁平面中心位置,在樁中心距(或樁半徑)的2/3處錘擊激發(fā),基樁較大時,可繞基樁半徑1/2范圍處不同點激發(fā)。傳感器是否安裝好,可用手指輕彈傳感器側面,若傳感器紋絲不動則說明已經安裝好。

綜上所述在實測過程中應在詳細了解施工情況和當?shù)氐刭|技術資料等后,再選定合理的傳感器、激振器和激振方式等進行檢測,在測試過程中,對懷疑有缺陷尤其是嚴重缺陷的基樁應謹慎檢測。對信號進行合理的技術處理,去偽存真,然后運用科學的理論,結合豐富的實踐經驗進行分析判斷,才能得出與實際相符的檢測結果。此外在整個檢測過程中人為因素的影響也非常大,所以檢測人員一定要有責任心。

三、結語

通過對基樁完整性檢測過程相關因素的分析, 應對檢測的每一個環(huán)節(jié)加以嚴格的控制, 以確?；鶚稒z測結果的真實可靠性, 最終達到保證工程質量的目的。

參考文獻

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[2]建筑地基基礎設計規(guī)范.GB 50007-2002.

[3]建筑基樁檢測技術規(guī)范.GB 106-2003/J256-2003.

[4]吳曾慶.樁基完整性檢測.探礦工程,1999,(2).

作者簡介:李劍(1969- ),男,供職于廣西建工集團第一建筑工程有限公司,研究方向:建材檢驗,工程檢測。