低應(yīng)變反射波型與樁身完整性判別的探討

吳永亮

摘要：文章簡(jiǎn)要地闡述了樁基低應(yīng)變檢測(cè)波形原理，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)這一原則對(duì)樁身完整性判別，提出了不同的判別法，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)基樁低應(yīng)變檢測(cè)的波型進(jìn)行分析，以便掌握好基樁波形與樁身完整性判別之間的聯(lián)系，確保基樁完整性。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變檢測(cè);樁基;波型分析;完整性判別

低應(yīng)變反射波作為樁基樁身完整性檢測(cè)中常用的檢測(cè)方法，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受樁身混凝土密實(shí)性、樁長(zhǎng)、尺寸效應(yīng)和頻率響應(yīng)等因素的影響，因此，對(duì)低應(yīng)變反射波型與樁身完整性判別進(jìn)行解讀顯得極其重要。

在《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）中，根據(jù)樁底反射波特征是否出現(xiàn)進(jìn)行樁身完整性分類(lèi)，但在樁身缺陷判別時(shí)，未能給出具體的反射特征。因此，通過(guò)灌注樁曲線的反射特征分析，對(duì)這些異?，F(xiàn)象的成因進(jìn)行總結(jié)，并采取相應(yīng)的處理措施。本文通過(guò)筆者的工作實(shí)踐，就低應(yīng)變反射波型與樁身完整性判別進(jìn)行探討。

1樁基低應(yīng)變檢測(cè)原理分析

低應(yīng)變檢測(cè)法作為建筑樁基樁身完整性檢測(cè)的一種方法，在工程檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。此方法在樁基檢測(cè)中的工作原理是：先采用力錘敲擊樁頂，使樁產(chǎn)生一定的應(yīng)力波，再通過(guò)應(yīng)力波傳播過(guò)程來(lái)檢測(cè)樁基的變化情況，以此來(lái)判斷基樁的樁身是否斷裂、擴(kuò)徑或者縮徑等，在這過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生反射，然后按波反射時(shí)間與樁體波速對(duì)樁身缺陷的位置進(jìn)行估算。

混凝土作為一種非勻質(zhì)材料，由于應(yīng)力波速在骨料、水泥漿、氣孔中存在較大差別。在混凝土樁中應(yīng)力波的傳播速度可以隨著混凝土的密實(shí)度，強(qiáng)度和缺陷的變化而發(fā)生變化。故，如果確?；夭〞r(shí)間的精確性，也難以計(jì)算出應(yīng)力波反射的位置，這是因?yàn)闃兜膭?dòng)測(cè)估算比較粗造，且測(cè)試結(jié)果不全面。但總的來(lái)說(shuō)，低應(yīng)變反身法在樁身檢測(cè)中應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的準(zhǔn)確判斷，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在安全隱患，因此，我們需要重視低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)在樁身完整性檢測(cè)的中應(yīng)用。

2樁身完整性判別

2.1樁頂部位判別

在樁頂部位，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)、浮漿、斷裂等異常情況，當(dāng)出現(xiàn)這類(lèi)異常時(shí)，可以通過(guò)低應(yīng)變法檢測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)樁頂部位。經(jīng)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，樁頂部位位于淺層，其波型具有反射周期長(zhǎng)、頻率低、波振動(dòng)幅度較大等特點(diǎn)。若樁頂部位出現(xiàn)異常情況，如出現(xiàn)淺層缺陷，應(yīng)選用硬質(zhì)小鐵錘進(jìn)行敲擊，確保脈沖力頻率較高，且持續(xù)時(shí)間較低。利用此方法能夠使反射波的波長(zhǎng)逐漸減小，且能夠準(zhǔn)確判斷出樁頂部位的異常情況。因此，通過(guò)樁頂部位的異常判斷，使異常情況得到解除，以得到標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)信號(hào)。

2.2樁身部位判別

通常而言，樁身部位經(jīng)常會(huì)存在離析、縮徑、夾泥等異常情況，因此，為了能夠?qū)渡聿课坏娜毕菁坝绊懗潭茸鞒鰷?zhǔn)確判斷，需要采用基樁應(yīng)力波理論公式進(jìn)行計(jì)算。樁身的阻抗值z(mì)的計(jì)算公式如下：

z=A p c（1）

在上式中，A為基樁的截面積，p為樁身的密度，c為應(yīng)力波的波速。若樁身某一部位出現(xiàn)缺陷，基樁的截面積和樁身密度就會(huì)發(fā)生改變，因此，我們可以選用其中一個(gè)作為指標(biāo)來(lái)判斷樁身的缺陷類(lèi)型。

當(dāng)樁身部位存在離析、夾泥、空洞等缺陷時(shí)，就會(huì)降低基樁密度，其密度下降值越大，其缺陷程度就會(huì)越嚴(yán)重。如果樁身部位出現(xiàn)縮徑，就會(huì)減少基樁截面面積，其缺陷程度就會(huì)越嚴(yán)重。同時(shí)，若樁身部位出現(xiàn)缺陷，其反射波波速就會(huì)產(chǎn)生下降趨勢(shì)，導(dǎo)致反射波的波速下降。然而，樁身部位斷裂作為一種缺陷，其表現(xiàn)形式比較容易區(qū)分，如果出現(xiàn)斷裂缺陷，其橫截面面積將會(huì)變成0，波型變?yōu)橥喾瓷洳ā?/p>

2.3樁端部位判別

為了實(shí)現(xiàn)基樁完整性的判斷，應(yīng)選用樁端部位的反射波波型，再對(duì)樁底巖土阻抗和樁端阻抗的大小進(jìn)行比較，將其分為以下三種情況：

（1）樁端阻抗大于樁底巖土阻抗。在此情況下，普通的基樁中的樁端就會(huì)出現(xiàn)同相反射波。若相反射波較為明顯，就說(shuō)明基樁的完整性較好。以摩擦樁為例，如果樁端阻抗大于樁底巖土阻抗，就會(huì)出現(xiàn)明顯的同相反射波。

（2）樁端阻抗與樁底巖土阻抗相等。在這種情況下，樁底的反射波信號(hào)將難以檢測(cè)到，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確判斷基樁完整性。例如，在軟土地基施工時(shí)，基樁的持力層主要存在于中風(fēng)化花崗巖當(dāng)中，難以檢測(cè)到樁端反射。

（3）樁端阻抗小于樁底巖土阻抗。如果出現(xiàn)這一情況，樁底的反相反射波就較為明顯。如果增大反射波的幅度，就會(huì)減小樁底的沉渣;反之，就地增大樁底的沉渣。

反相反射波與同相反射波存在較大的差別，通過(guò)反相反射波的波型，可實(shí)現(xiàn)基完整性的準(zhǔn)確判斷。可見(jiàn)，在不同的工程中，如果反射波波型相同，也難以判定基樁缺陷完全相同。

3工程實(shí)例分析

3.1案例一

某住宅建筑，其樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑600mm，樁長(zhǎng)31m，檢測(cè)對(duì)象為11#樓與6#樓，砼強(qiáng)度等級(jí)C30，低應(yīng)變檢測(cè)信號(hào)見(jiàn)圖1。

通過(guò)上圖信號(hào)分析，此樁在樁頂向下4.7m處的樁徑處于不斷變大的趨勢(shì)，到4.7m時(shí)，樁徑就會(huì)出現(xiàn)明顯的缺陷，經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)信號(hào)驗(yàn)證，此樁從樁頂向下3m出現(xiàn)縮徑的反射波信號(hào)，被誤判為該位置的樁身存在缺陷。但后來(lái)經(jīng)過(guò)抗壓靜載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該樁加載到單樁豎向抗壓承載力極限值時(shí)，其沉降量?jī)H為18.92mm。

3.2案例二

某商住小區(qū)，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)22m-29m，樁身完整性檢測(cè)采用低應(yīng)變反射波法，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析，此批樁1/3以上在樁頂向下4m-10m樁身存在缺陷，故將其判為III類(lèi)樁，為了確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，建設(shè)方從III類(lèi)樁中抽取2根樁進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁的上部接頭位置的樁身存在破裂，這下驗(yàn)證了低應(yīng)變檢測(cè)的準(zhǔn)確性。樁的低應(yīng)變檢測(cè)曲線見(jiàn)圖2。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，低應(yīng)變反射波法在樁身完整性檢測(cè)中應(yīng)用過(guò)程中，需要采用一些檢測(cè)方法進(jìn)行樁身的缺陷判別，以確保工程的質(zhì)量，減少安全隱患，降低工程的經(jīng)濟(jì)成本。在樁身淺層部位缺陷的判斷時(shí)，可以采用開(kāi)挖的方式進(jìn)行驗(yàn)證。而在混凝土深部缺陷判斷時(shí)，要使用不同的檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，包括鉆芯法、低應(yīng)變法等;而對(duì)于混凝土預(yù)制實(shí)心樁深部缺陷的判斷，要使用高應(yīng)變法、抗壓靜載荷法進(jìn)行驗(yàn)證。