低應(yīng)變法檢測(cè)既有建筑地基基礎(chǔ)的探討

夏 壯，雷發(fā)洪

(四川省建筑科學(xué)研究院有限公司，四川 成都 610081)

0 前 言

選擇合理的既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)屬于探索建筑地基基礎(chǔ)的核心任務(wù)，縱觀現(xiàn)階段使用次數(shù)較為頻繁的地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)，低應(yīng)變法檢測(cè)有著較多的優(yōu)勢(shì)，如容易操作、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等，是最滿足建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，把該技術(shù)滲透到既有建筑地基基礎(chǔ)之中，能夠從源頭上處理好建筑地基基礎(chǔ)產(chǎn)生的各種問題。顯然，本文針對(duì)低應(yīng)變法檢測(cè)既有建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行探討具有一定的實(shí)踐意義。

1 既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)概述

1)荷載試驗(yàn)技術(shù)。該技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛的使用，尤其是在地基承載力的檢測(cè)以及評(píng)定方面起到了不容小覷的作用。相關(guān)人員在開展荷載試驗(yàn)的過程中，選擇的建筑物為條形基礎(chǔ)，緊接著選擇最為適宜的試驗(yàn)位置開展相應(yīng)的檢測(cè)工作，并在充分結(jié)合檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上來科學(xué)判斷建筑物地基基礎(chǔ)。

2)原位取樣技術(shù)。隨著21世紀(jì)的來臨，該技術(shù)如雨后春筍一般涌現(xiàn)出來，在既有建筑的地基基礎(chǔ)檢測(cè)期間，地基土的力學(xué)性能指標(biāo)通常涵蓋以下幾點(diǎn)：①含水率；②孔隙率；③粘聚力；④密度；⑤壓縮模量；⑥內(nèi)摩擦角等，對(duì)以上這些力學(xué)性能指標(biāo)開展檢測(cè)工作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地基基礎(chǔ)可靠性的科學(xué)判斷。在對(duì)該技術(shù)進(jìn)行使用的時(shí)候，相關(guān)人員需要在基礎(chǔ)下方直接選擇試樣，然后借助于土工試驗(yàn)的方法來對(duì)地基基礎(chǔ)的物理力學(xué)性質(zhì)變化進(jìn)行深層次的分析。

3)剪切波速試驗(yàn)技術(shù)。針對(duì)這一檢測(cè)技術(shù)來說，其也屬于衡量既有建筑地基基礎(chǔ)承載力的關(guān)鍵技術(shù)，通過對(duì)以下內(nèi)容的科學(xué)檢測(cè)：①地基土泊松比；②彈性模量；③剪切模量；④阻尼比，可以早日實(shí)現(xiàn)對(duì)土層進(jìn)行孔隙率以及容重的科學(xué)分配，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)地基加固效果的全面檢測(cè)。

4)探地雷達(dá)測(cè)試技術(shù)。結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，其在建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)當(dāng)中扮演著重要的角色。相關(guān)人員在使用該技術(shù)的時(shí)候，試驗(yàn)對(duì)象是樁基礎(chǔ)。隨著該技術(shù)的有效運(yùn)用，無論是針對(duì)基樁位置的相關(guān)數(shù)據(jù)還是埋深的相關(guān)數(shù)據(jù)來說，均可以得到科學(xué)判斷。但從客觀的角度出發(fā)來講，地下水會(huì)直接影響到該技術(shù)檢測(cè)的真實(shí)性。所以，為了進(jìn)一步強(qiáng)化精確度，相關(guān)人員在檢測(cè)既有建筑的地基基礎(chǔ)期間，倘若發(fā)現(xiàn)該地地下水位變高，那么此時(shí)需要對(duì)檢測(cè)手段加以完善與優(yōu)化。

5)低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試技術(shù)。該技術(shù)在當(dāng)前既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)之中發(fā)揮出了不容小覷的作用，使用次數(shù)較為頻繁。在開展測(cè)試工作的時(shí)候，需要以素混凝土樁為主，借助于特定的技術(shù)方式，得到與之相匹配的數(shù)據(jù)，結(jié)果前后對(duì)比研究，以此來獲取地基基礎(chǔ)的完整性。就低應(yīng)變基樁反射波法測(cè)試來說，其借助于洞內(nèi)錘擊激振方式可以有效確保動(dòng)測(cè)曲線的典型性，存在著較強(qiáng)的適用性。

6)沉降觀測(cè)技術(shù)。該技術(shù)也在既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)中得到了廣泛的使用，通過對(duì)現(xiàn)有建筑高程的檢測(cè)可以對(duì)建筑物的沉降變形加以明確。為了確保增層改造之后的建筑物可以繼續(xù)運(yùn)作下去，該技術(shù)的使用不可或缺。

2 低應(yīng)變法在既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 基本原理

在檢測(cè)既有建筑地基基礎(chǔ)期間，該檢測(cè)方式在該領(lǐng)域中得到了普遍的認(rèn)可與推崇。在具體使用期間，充分依賴于基樁反射波法可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)基樁結(jié)構(gòu)完整性的科學(xué)測(cè)量。在具體使用的時(shí)候，通過對(duì)樁頂添加相應(yīng)的激振信號(hào)，就可以在樁基結(jié)構(gòu)中衍生出與之相匹配的應(yīng)力波。從客觀的角度出發(fā)，應(yīng)力波形成后會(huì)慢慢隨著樁身實(shí)現(xiàn)快速傳輸?shù)哪康模热襞龅讲贿B續(xù)界面等相關(guān)情況時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候應(yīng)力波就會(huì)及時(shí)在反射作用之下演變成相應(yīng)的反射波，在科學(xué)判斷波形特點(diǎn)、反射波傳播時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，就能夠以最快的速度獲取樁基的完整性，顯然以上這個(gè)流程屬于該檢測(cè)法的基本原理。

2.2 低應(yīng)變法地基基礎(chǔ)檢測(cè)的設(shè)備

相關(guān)人員在具體進(jìn)行檢測(cè)期間，使用低應(yīng)變法所需要的設(shè)備通常包含以下幾點(diǎn)：①動(dòng)測(cè)儀；②速度傳感器；③激振力棒；④激振力錘，具體內(nèi)容見表1。

表1 所需儀器及相關(guān)設(shè)備參數(shù)

2.3 低應(yīng)變法在既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)中的方法

相關(guān)人員在開展檢測(cè)工作的時(shí)候，低應(yīng)變法測(cè)試期間基本上都是以傳統(tǒng)錘擊方式為主的，顯然這樣會(huì)增加一定的難度系數(shù)，因此，應(yīng)當(dāng)要采取有效措施不斷完善與優(yōu)化相關(guān)檢測(cè)方式。在具體實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中，聲波的激發(fā)手段通常是先借助于水鉆開展鉆孔作業(yè)，緊接著再做好以下兩個(gè)部位的安裝工作：①做好鋼板梁的安裝工作；②做好傳感器的安裝工作。直到所有都準(zhǔn)備充分之后，相關(guān)人員才能夠借助于重錘敲擊樁頂鋼板梁的手段來快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)力波的能量輸送(見圖1)。不只是這樣，相關(guān)人員還可利用鞭炮激發(fā)的手段實(shí)現(xiàn)聲波信號(hào)的科學(xué)采集。

圖1 既有建筑樁基低應(yīng)變現(xiàn)場檢測(cè)示意圖

2.4 確保低應(yīng)變法應(yīng)用效果的有效手段

1)相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行檢測(cè)的前期階段做好充分的準(zhǔn)備工作，首先，把受檢樁頭調(diào)節(jié)到指定的標(biāo)高處，目的是為了充分確保受檢樁混凝土強(qiáng)度滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還要保持在大于15 MPa的范圍內(nèi)為宜。與此同時(shí)，樁頂面應(yīng)當(dāng)處于干凈整潔的狀態(tài)，將樁頭表面浮漿以及存在的雜質(zhì)做好相應(yīng)的鑿除工作，確保混凝土表面處于裸露狀態(tài)，阻礙檢測(cè)的樁頂外露鋼筋需要割掉，為樁頂和樁軸線處于垂直狀態(tài)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)；預(yù)應(yīng)力管樁低應(yīng)變檢測(cè)之前，倘若樁頭法蘭盤以及樁身混凝土密切相連，那么這個(gè)時(shí)候不需要進(jìn)行二次處理，要不然就要把樁頭鋸平、清潔干凈。

2)為了可以從根本上強(qiáng)化低應(yīng)變檢測(cè)的可靠性與真實(shí)性，檢測(cè)現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)提供與之相匹配的平面圖，這樣做的目的是為了當(dāng)樁基質(zhì)量發(fā)生問題減少由于樁號(hào)的不真實(shí)性而對(duì)樁基工程整體質(zhì)量帶來的不利影響；與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)提供以下報(bào)告：①樁長施工記錄報(bào)告；②工程地勘報(bào)告；③樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度報(bào)告等，以便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樁身完整性的科學(xué)判斷。

3)針對(duì)樁長的設(shè)定來說，其需要為樁頂測(cè)點(diǎn)到樁底的施工樁長，就樁身截面而言，其需要為施工截面積；相關(guān)人員在對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行記錄的過程中，其時(shí)間段長度需要保持在2 L/c時(shí)刻后持續(xù)大于5 ms；應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合同類型樁測(cè)試值的基礎(chǔ)上來對(duì)樁身波速進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)；無論是針對(duì)采樣時(shí)間間隔來說，還是就采樣頻率而言，均要嚴(yán)格按照樁長、樁身波速進(jìn)行科學(xué)選擇，同時(shí)還要采取必要手段確保時(shí)域信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)小于1 024點(diǎn)；最后應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合計(jì)量檢定結(jié)果的基礎(chǔ)上來對(duì)傳感器進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。

4)相關(guān)人員在采集低應(yīng)變信號(hào)的過程中，應(yīng)當(dāng)想辦法確保傳感器安裝位置和樁頂面處于互相垂直的狀態(tài)，同時(shí)還要確保傳感器和樁頂耦合粘結(jié)牢固；應(yīng)當(dāng)選擇最為適宜的激振力錘，要想得到樁身下部缺陷反射信號(hào)，那么就要以寬脈沖、低頻方式為主；要想得到樁身上部缺陷反射信號(hào)，那么就要以窄脈沖、高頻方式為主。針對(duì)鉆孔灌注樁的激振點(diǎn)位置來說，盡可能以樁中心為主，傳感器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距樁中心2/3半徑處；而就預(yù)應(yīng)力管樁的激振點(diǎn)而言，其一定要和測(cè)量傳感器設(shè)置在與之相匹配的平面上，同時(shí)還要和樁中心連線衍生出來的夾角宜90°，最后還要確保激振點(diǎn)以及測(cè)量傳感器規(guī)范設(shè)置在樁壁厚的1/3處。

5)為了可以從根本上提高低應(yīng)變法的應(yīng)用水平，對(duì)激振方式進(jìn)行科學(xué)選擇是勢(shì)在必行的。通過對(duì)小能量激振的有效運(yùn)用，檢測(cè)分辨率也逐漸上升。

6)如果想要將低應(yīng)變法的應(yīng)用水平加以提升，那么相關(guān)人員就應(yīng)當(dāng)在低應(yīng)變法的應(yīng)用期間采取針對(duì)性的手段確保被檢測(cè)基樁可以進(jìn)行一定次數(shù)的測(cè)試工作，這樣做的目的是為了降低測(cè)試誤差情況出現(xiàn)的概率，最大限度地減少不良因素影響到測(cè)試結(jié)果的可靠性與穩(wěn)定性。除此之外，為了進(jìn)一步提高低應(yīng)變法的應(yīng)用水平，相關(guān)人員可采取多次重復(fù)激振、增強(qiáng)信號(hào)等各種手段來增強(qiáng)檢測(cè)效果。

3 低應(yīng)變法檢測(cè)中的注意事項(xiàng)

3.1 嵌巖樁低應(yīng)變曲線樁底信號(hào)的判讀

針對(duì)嵌巖樁的樁身質(zhì)量來說，其和被測(cè)量基樁進(jìn)入持力層的形態(tài)存在著息息相關(guān)的聯(lián)系。從客觀的立場來講，持力層基巖的強(qiáng)度一般比樁身強(qiáng)度要高出一些，倘若當(dāng)持力層完好無損、樁底沒有任何雜質(zhì)時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候低應(yīng)變樁底產(chǎn)生的反射信號(hào)表現(xiàn)屬于負(fù)向反射。而就樁底存在不足之處的嵌巖樁而言，樁底所衍生出來的反射信號(hào)會(huì)存在與之相匹配的異常反射。結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，嵌巖樁的樁底不足主要與以下兩點(diǎn)存在著密切的聯(lián)系：①在嵌巖樁成孔期間出現(xiàn)了塌孔等情況，繼而在無形當(dāng)中令相關(guān)混凝土和持力層基巖不具備較強(qiáng)的膠結(jié)；②嵌巖樁樁底不能到達(dá)與之相匹配的巖面，且持力層無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。倘若嵌巖樁存在樁底缺陷情況且應(yīng)力波經(jīng)樁身輸送到相應(yīng)的界面時(shí)，那么此時(shí)，Z1>Z2，Vr與Vi同號(hào)，換句話來說就是反射波和入射波呈現(xiàn)出同相狀態(tài)，而樁底所形成的反射波信號(hào)表現(xiàn)為相應(yīng)的正向發(fā)射。

3.2 灰?guī)r地區(qū)的溶洞問題

對(duì)灰?guī)r地區(qū)地下溶洞的發(fā)育情況進(jìn)行深度剖析之后，可以發(fā)現(xiàn)：其存在隱蔽性的特點(diǎn)，假如超前鉆不能將地下溶洞的真實(shí)狀況充分體現(xiàn)出來，那么必然會(huì)增加危險(xiǎn)情況出現(xiàn)的概率。所以，巖溶地區(qū)基樁低應(yīng)變法檢測(cè)曲線的辨別應(yīng)當(dāng)依據(jù)多個(gè)因素加以判斷。倘若樁底持力層存在溶洞發(fā)育情況時(shí)，并且基樁懸于溶洞的上面，那么此時(shí)樁端承載力無法發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值，同時(shí)還會(huì)對(duì)基樁的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。所以，這就要求相關(guān)人員要對(duì)樁底附近的異常反射引起必要的重視，在適當(dāng)?shù)那闆r下還應(yīng)當(dāng)借助于鉆芯法加以證實(shí)。假如鉆深穿過若干個(gè)小溶洞且相關(guān)超灌類似于先擴(kuò)徑后縮徑時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候會(huì)受以下幾種因素的干擾而影響到低應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線：①應(yīng)力波折射；②透射，繼而對(duì)檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性帶來不利影響。

3.3 波速的合理選擇

在采取低應(yīng)變法開展檢測(cè)工作期間，樁身波速和混凝土強(qiáng)度存在著息息相關(guān)的聯(lián)系，并且還會(huì)受到以下幾種因素的干擾：①成樁施工工藝；②混凝土的養(yǎng)護(hù)情況；③骨料的種類級(jí)配；④鋼筋籠的布置形式等。一般樁身波速是和混凝土強(qiáng)度呈現(xiàn)出正比例的狀態(tài)，但不允許進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。從客觀的角度來講，當(dāng)樁長已知、樁底有明確反射信號(hào)的情況下，那么此時(shí)基樁波速可結(jié)合以下公式進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算：

C=2L/T

式中，樁長用L進(jìn)行表示，入射波波峰與樁底反射波波峰的時(shí)間差用T進(jìn)行表示。

倘若樁底反射不顯著時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候僅僅可以結(jié)合經(jīng)驗(yàn)取值?？偠灾?，為了盡可能減少誤判情況出現(xiàn)的概率，

相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的搜集工作，主要搜集以下幾種資料：①施工記錄；②地質(zhì)條件；③灌注量；④成孔深度；⑤混凝土強(qiáng)度等。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合本地區(qū)相關(guān)條件的波速實(shí)測(cè)值做好相應(yīng)的取值工作。盡管波速存在一定的區(qū)別，然而當(dāng)檢測(cè)的波速異常情況較為突出時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候依然可以辨別問題的存在。通常情況下，波速處于偏高狀態(tài)時(shí)，那么樁長很容易發(fā)生不真實(shí)的情況；反之表示樁身極易發(fā)生離析等相關(guān)質(zhì)量問題。

3.4 各種檢測(cè)方法間的對(duì)比驗(yàn)證

結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，可以應(yīng)用在基樁檢測(cè)的手段各式各樣，其中以下幾個(gè)檢測(cè)法在該領(lǐng)域中得到了普遍的認(rèn)可與推崇：①低應(yīng)變法；②鉆芯法；③靜載法等，并且也存在較強(qiáng)的可行性。我們都知道每一個(gè)檢測(cè)方法均具備自身的優(yōu)點(diǎn)，所以這就要求相關(guān)人員在實(shí)際應(yīng)用期間對(duì)其技術(shù)加以完善，繼而達(dá)到預(yù)期的目的。

4 結(jié) 語

當(dāng)前的低應(yīng)變法技術(shù)發(fā)展已經(jīng)趨于成熟化，相對(duì)來說檢測(cè)結(jié)果也迎合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就充分保障建筑地基基礎(chǔ)的可靠發(fā)揮著不容小覷的作用。該檢測(cè)法盡管在每一個(gè)方面均存在著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，然而在具體應(yīng)用期間，還應(yīng)當(dāng)對(duì)其相關(guān)注意事項(xiàng)引起必要的重視，只有這樣才能促使該技術(shù)發(fā)揮出最大的價(jià)值。本文從以上幾個(gè)方面進(jìn)行探討，旨在促使該技術(shù)可以發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

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