談籍一維波動(dòng)理論判定各類樁型的樁身完整性

秦 入 國(guó)

(江蘇 連云港 222100)

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談籍一維波動(dòng)理論判定各類樁型的樁身完整性

秦 入 國(guó)

(江蘇 連云港 222100)

根據(jù)一維波動(dòng)理論，分析了鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力管樁的反射波曲線特征，對(duì)各種缺陷樁容易誤判和判定不清的曲線進(jìn)行了研究，為建筑工程中各類樁型的樁身完整性檢測(cè)提供參考。

一維波動(dòng)理論，鉆孔灌注樁，預(yù)應(yīng)力管樁，反射波曲線

1 概述

1)一維波動(dòng)理論基礎(chǔ)是一維線彈性桿件模型，應(yīng)力波傳播時(shí)滿足一維桿平截面假設(shè)，但前提是瞬態(tài)激勵(lì)脈沖有效高頻分量的波長(zhǎng)與桿的橫向尺寸之比不宜小于10，否則不宜采用一維波動(dòng)理論分析。工程中應(yīng)用最廣的是鉆孔灌注樁和預(yù)制管樁，特別是在沿海地區(qū)都采用這兩種樁型。基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)小于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，基樁樁身完整性的檢測(cè)刻不容緩且非常重要。

2)基樁的樁型和成樁工藝選擇按安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的原則，往往要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、使用功能、樁端持力層、施工環(huán)境、制樁材料供應(yīng)條件，由于這種種的因素使得成樁后的基樁質(zhì)量檢測(cè)和判定分析要準(zhǔn)確和客觀，由于誤判或者判定不出缺陷都會(huì)在實(shí)際施工中造成損失和留下隱患。

3)樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合缺陷出現(xiàn)的深度、測(cè)試信號(hào)衰減特性及成樁工藝、地基條件、施工情況綜合分析判定。對(duì)于預(yù)制管樁發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，可以通過(guò)貫入度預(yù)知，但有時(shí)受到樁周土的作用而沒(méi)有預(yù)知，筆者就遇到這種隱患樁通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)消除。而鉆孔灌注樁受工藝、設(shè)備、地層和地下水的影響，會(huì)出現(xiàn)樁身截面多變且變化幅度較大。在反射波法檢測(cè)中要考慮阻抗變化引起應(yīng)力波多次反射；阻抗變化對(duì)應(yīng)力波向下傳播有衰減，截面變化幅度越大引起的衰減越嚴(yán)重。

2 各類型樁的反射波曲線特征

現(xiàn)針對(duì)工程中常用的樁型對(duì)各種缺陷樁及容易誤判和判定不清的曲線進(jìn)行客觀的分析:

1)鉆孔灌注樁與承臺(tái)或墊層相連時(shí)，樁頭處存在很大的截面阻抗變化，測(cè)試時(shí)應(yīng)與混凝土承臺(tái)斷開，與墊層相連時(shí)除非對(duì)測(cè)試信號(hào)沒(méi)有影響，否則應(yīng)斷開。為了保證響應(yīng)信號(hào)的質(zhì)量，傳感器應(yīng)與樁頂安裝緊密不得留有縫隙。同時(shí)激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠主筋，產(chǎn)生干擾信號(hào)則將其主筋割短。

2)CFG樁采用高壓灌注混凝土方式一次成型，無(wú)鋼筋籠。邊螺旋上提長(zhǎng)螺旋機(jī)邊灌注混凝土，直至灌注完畢，由于高壓灌注力作用，混凝土密實(shí)、均勻、成樁質(zhì)量好，容易在樁頭部分出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。如某花園小區(qū)設(shè)計(jì)樁基為CFG樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7.50 m。CFG樁100%檢測(cè)，共計(jì)2 760根樁，完整樁2 432根，發(fā)生淺部缺陷樁為328根。

其缺陷如圖1所示，在0.50 m～1.5 m左右處嚴(yán)重加黏土約占樁徑的2/3。經(jīng)分析基本是由施工造成，在施工中由于初始強(qiáng)壓力把樁底沉渣隨混凝土壓上來(lái)，在接近成樁后壓力控制不準(zhǔn)壓力降低，致使沉渣停留在了淺部樁身處。其他樁在0.45 m～0.5 m左右處出現(xiàn)水平斷裂，基本是由機(jī)械開挖造成。

3)鉆孔灌注樁在施工中采用何種施工工藝都會(huì)出現(xiàn)縮徑與局部松散、夾泥、空洞等缺陷，采用反射波法對(duì)樁身缺陷程度不做定量判定，主要是由于樁側(cè)土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，曲線擬合法達(dá)不到精確定量的程度，當(dāng)截面形態(tài)(阻抗)漸變或突變，在阻抗突變處的一次或二次反射常表現(xiàn)為類似明顯擴(kuò)徑、嚴(yán)重缺陷或斷樁的相反情形，從而造成誤判。樁頭擴(kuò)大是灌注樁施工中經(jīng)常發(fā)生的，而樁頭淺部缺陷又比較容易出現(xiàn)問(wèn)題，所以客觀的判定分析灌注樁的完整性尤為重要，下面就工程應(yīng)用中比較典型的曲線進(jìn)行探討。

灌注樁經(jīng)常遇到檢測(cè)波形表現(xiàn)出擴(kuò)徑恢復(fù)后的“似縮徑”反射，由于受橫向尺寸效應(yīng)的制約，激勵(lì)脈沖的波長(zhǎng)有時(shí)很難明顯小于淺部阻抗變化的深度，在阻抗突變處的一次反射常表現(xiàn)為類似嚴(yán)重缺陷或斷樁的相反情形，從而造成誤判，如圖2所示在樁身2.6 m處出現(xiàn)擴(kuò)徑，然后恢復(fù)到原樁徑，突出表現(xiàn)出擴(kuò)徑恢復(fù)后的“似縮徑”反射。以上波形的樁是對(duì)承載有利的擴(kuò)徑灌注樁，不應(yīng)判定為缺陷樁。圖3則為鉆孔灌注樁典型的缺陷樁，在4.00 m范圍內(nèi)水平斷裂。經(jīng)開挖驗(yàn)證肉眼無(wú)法看到，截除后裂縫處有明顯水漬。

4)預(yù)應(yīng)力管樁可分為后張法和先張法預(yù)應(yīng)力管樁。常見的質(zhì)量問(wèn)題是樁頂破碎、樁身斷裂、接樁部位開裂等質(zhì)量事故。波形特征一般是在2L/C時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波或周期性反射波。圖4是預(yù)應(yīng)力管樁在施工中沒(méi)發(fā)現(xiàn)樁身斷裂，經(jīng)反射波檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)3.30 m處出現(xiàn)斷裂，開挖驗(yàn)證屬于完全斷裂。

3 結(jié)語(yǔ)

一維波動(dòng)理論分析樁身應(yīng)力波傳播特征的基礎(chǔ)上要根據(jù)設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝、地質(zhì)條件、施工情況等綜合分析，做出判定之前

要做到以下幾點(diǎn)：

1)了解地層分布，特別是地層界面對(duì)應(yīng)力波的影響以及地質(zhì)環(huán)境，避免不必要的誤判；2)要積累本地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，了解工藝和施工情況，對(duì)灌注樁施工中的充盈系數(shù)，灌注時(shí)間，鋼筋籠規(guī)格和拔管速度，以及預(yù)應(yīng)力管樁接頭焊接工藝、錘擊數(shù)、最終壓力值等均應(yīng)仔細(xì)的分析，使所選用的分析方法切實(shí)可行，降低誤判幾率；3)對(duì)檢測(cè)人員的要求不能僅滿足在儀器的操作上，還應(yīng)對(duì)所獲波形在現(xiàn)場(chǎng)的合理、快速判斷，來(lái)決定下一步激振點(diǎn)、檢測(cè)點(diǎn)以及敲擊方式(錘重、錘墊)的選擇，避免因采集信號(hào)不真實(shí)產(chǎn)生的誤判；4)人員水平低、測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍窄、操作不當(dāng)、人為信號(hào)再處理等影響信號(hào)的真實(shí)性都會(huì)影響結(jié)論的判斷，只有根據(jù)原始信號(hào)曲線才能鑒別，所以客觀的分析曲線對(duì)原始信號(hào)的采集尤為重要。

[1] DG J32—TJ142—2012，江蘇省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)程[S].

[2] JGJ 106—2014，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

On evaluation of pile integraty of various piles with one-dimensional wave theory

Qin Ruguo

(Lianyungang222100,China)

According to the one-dimensional wave theory, the paper analyzes the reflection wave curve features of the bored piles and prestressed piles, and researches the curves which are misjudged and confused of some piles with defects, so as to provide some reference for the pile integrity of various piles in architectural projects.

one-dimensional wave theory, bored pile, prestressed pipe pile, reflection wave curve

1009-6825(2016)27-0060-02

2016-07-17

秦入國(guó)(1974- )，男，工程師，身份證號(hào)：320721197403160030

TU473

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