低應(yīng)變法在建筑樁基檢測中的應(yīng)用

【摘要】通過對低應(yīng)變反射波法檢測原理的闡述，結(jié)合工程實(shí)例，對樁身四種完整性類別曲線特征進(jìn)行了分析，總結(jié)了低應(yīng)變法檢測樁基時(shí)的關(guān)鍵問題，為以后同類別的檢測工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】樁基礎(chǔ);樁身完整性;低應(yīng)變法

1、低應(yīng)變法檢測原理

目前樁身完整性檢測的方法有多種，包括低應(yīng)變反射波法、聲波透射法、鉆孔取芯法等。低應(yīng)變反射波法是通過對樁頂施加振動載荷，采集樁體振動的速度、加速度等信息數(shù)據(jù)，再利用波動原理對結(jié)果進(jìn)行判斷分析，以達(dá)到對樁基施工質(zhì)量的判斷。該方法設(shè)備簡便、方法快速、費(fèi)用低、結(jié)果比較可靠，是普查樁身質(zhì)量的一種有力手段，因而廣泛應(yīng)用于房屋建筑工程樁基檢測。

低應(yīng)變反射波法的理論基礎(chǔ)以一維線彈性桿件模型為依據(jù)，當(dāng)在樁頂施加一激振后，彈性波沿樁身傳播的規(guī)律服從一維波動方程，彈性波在傳播過程中會對樁身阻抗（z=ρVA）的變化做出響應(yīng)，假設(shè)樁身由A1、E1、ρ1、v1變?yōu)锳2、E2、ρ2、v2，根據(jù)平面彈性波傳播理論，在波阻抗差異（如樁截面變化，樁身密度變化等）的界面處將會產(chǎn)生波的反射、透射現(xiàn)象。利用這一特征，可判斷樁身的缺陷。主要的反射特征有以下兩種：

（1）同向反射：樁身縮徑、夾泥、膠結(jié)較差、膠結(jié)差、蜂窩、麻面、斷樁等。z2=ρ2V2A20，反射波與入射波同相。

（2）反向反射：樁身混凝土強(qiáng)度局部高、擴(kuò)徑等。

z1=ρ1V1A1

根據(jù)上述原理，在樁頂安裝傳感器，通過錘擊產(chǎn)生激振信號，用動測儀獲取應(yīng)力波在樁身中傳播后反射至樁頂?shù)男盘?，根?jù)波列圖中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、頻率及波的到達(dá)時(shí)間等特征，結(jié)合工程地質(zhì)資料及樁基施工記錄等，推定樁基的完整性。

2、工程案例

2.1 樁身為I類的低應(yīng)變實(shí)測曲線

圖1為長沙市某小區(qū)40號人工挖孔灌注樁的低應(yīng)變曲線，采用武漢巖海公司研制的RS-1616K（S）基樁低應(yīng)變儀進(jìn)行檢測。該樁施工樁長為11.04米，樁徑為1500mm，混凝土強(qiáng)度等級為 C30，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖。

從圖 1 曲線可以看出： 圖中無缺陷反射波或其他因樁身截面變化產(chǎn)生的反射波，有樁底反射信號，且樁底反射為正相，樁底巖質(zhì)與樁身混凝土阻抗相差較大，符合低阻抗同相反射的原理，波速取值為3833m/s，在正常范圍內(nèi)。故綜合判定該樁完整性類別為Ⅰ類。

2.2樁身為II類的低應(yīng)變實(shí)測曲線

圖2為某小高層247號人工挖孔灌注樁的低應(yīng)變曲線，該樁施工樁長為11.00米，樁徑為1800mm，混凝土強(qiáng)度等級為 C45，樁端持力層為中風(fēng)化板巖。

從圖 2 曲線可以看出： 圖中有一處輕微缺陷反射波，樁底反射信號不明顯，分析原因是巖層阻抗與樁身阻抗接近，波速取值為3906m/s，在正常范圍內(nèi)，故綜合判定該樁完整性類別為II類。

2.3 樁身為III類的低應(yīng)變實(shí)測曲線

圖3為某小高層10號長螺旋樁的低應(yīng)變曲線，該樁施工樁長為10.00米，樁徑為350mm，混凝土強(qiáng)度等級為 C30，樁端持力層為粘土層。

從圖3 曲線可以看出： 在4.71m處存在明顯缺陷，樁底無反射信號，分析原因是反射波已經(jīng)在缺陷處衰減為零，故綜合判定該樁完整性類別為III類。

2.4 樁身為IV類的低應(yīng)變實(shí)測曲線

圖4為某小高層7號長螺旋樁的低應(yīng)變曲線，該樁施工樁長為9.98米，樁徑為350mm，混凝土強(qiáng)度等級為 C30，樁端持力層為粘土層。

從圖4曲線可以看出： 在1.95m處，存在嚴(yán)重缺陷，且樁身存在周期性缺陷反射波，樁底沒有反射信號，分析原因是反射波已經(jīng)在缺陷處衰減為零，故綜合判定該樁完整性類別為IV類。

結(jié)語：

本文工程案例表明，低應(yīng)變法最關(guān)鍵的是分析反射波對高低阻抗的變化規(guī)律，首先應(yīng)正確判斷樁底反射，當(dāng)樁底地層阻抗比樁身大時(shí)，反射波波形與入射波反相，反之同相，若樁底無反射波或反射不明顯，就應(yīng)重點(diǎn)考慮樁身是否存在嚴(yán)重缺陷反射，再考慮樁底巖層阻抗是否與樁身阻抗接近;其次是分析2L/C時(shí)刻之前是否有缺陷反射波，其反射波是輕微、明顯還是周期性反射。另外還要注意當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜且變化大時(shí)，反射波容易因土體阻抗變化引起反射而產(chǎn)生誤判，因此低應(yīng)變法檢測樁基時(shí)應(yīng)充分結(jié)合工程地質(zhì)資料，必要時(shí)還應(yīng)采用鉆芯法予以驗(yàn)證。

作者簡介：

楊忠（1988-），男，本科，工程師，主要從事地基基礎(chǔ)檢測與研究工作。