低应变反射波法在桩基检测中的应用

　　摘要：低应变检测因具有快速、经济等特点，是目前应用最普通、最常用的一种方法，在普查桩基础完整情况方面具有重要作用，并为静载或者抽芯等进一步检测提供重要依据。
　　关键词：低应变桩基检测重要性
　　1、概述
　　桩基础是工程结构中采用的主要基础类型，目前在南海地区约占全部工程结构基础的80%以上。在2009年，我们站低应变检测各类桩数共32786根，其中Ⅰ类桩为25886根，占抽检桩数的78.95%；Ⅱ类桩为6550根，占抽检桩数的19.98%;Ⅲ类桩为319根，占抽检桩数的0.97%；Ⅳ类桩为22根，占抽检桩数的0.07%；不确定桩为9根，占抽检桩数的0.03%。可见，桩基础的运用十分普遍，而且由于它是地下隐蔽结构物，在施工过程中极易出现各类缺陷，故对桩基础进行全面质量监督十分必要。本文分别列举预应力管桩和钻孔灌注桩的工程实例各一个进行分析说明低应变检测在工程质量检测中是如何发挥作用的。
　　低应变动力检测技术是本世纪80年代由美、日、加等国运用地球物理勘探的纵波浅层反射法配合高分辨率的野外数据采集系统和数据电算处理技术，是微波电子检测技术与电子计算机技术在土建工程实际应用取得良好效果的又一典范。低应变检测具有快速、经济等特点，可以在较短的时间内完成大量而且复杂的的工作，是目前应用最普通、最常用的一种方法。本文着重举例介绍低应变反射波法现场普查桩基础完整情况的重要性。
　　2、基本原理
　　基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部施加竖向激振，产生应力波，该应力波沿着桩身向下传播过程中，当遇到桩身存在比较明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和孔洞等部位）或桩身截面面积变化（如扩径或缩径）部位，将产生反射波。经接受放大、滤波和数据处理，分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，以此判断桩身完整性；还可根据视波速度和桩底反射波到达时间对桩的实际长度加以核对。
　　3、PHC管桩工程
　　预应力高强度混凝土管桩代号为PHC(简称PHC管桩)，是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、1800℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混疑土预制构件，混凝土强度等级≥C80。这种桩在南海地区使用非常普遍，使用的直径一般是300mm～600mm。静压(锤击)PHC桩工程常见质量问题有：单桩承载力低于设计值，桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大等五大类。
　　（1）工程情况。根据委托单位提供的施工资料，该工程基桩采用桩径为ø500mm的静压预应力管桩，设计桩长为10.0-46.0m,接桩方法为焊接，单桩承载力特征值为2000KN,设计混凝土强度等级为C80。整个场地经人工和机械平整较为平坦，根据场地的工程地质勘察报告，该场地土层分布如下：第一层：杂填土，0-2.8m；第二层：细沙，2.8-12.0m第三层：粉质黏土，12.0-24.0m；第四层：全风化泥岩，24.0-40.0m；第五层：强风化泥岩，40.0m-60.0m。
　　（2）检测方案及结果。该工程总桩数858根，按照有关规范要求，抽取172根基桩进行低应变检测。
　　检测结果是：Ⅰ类桩为134根，占抽检桩数的77.9%；Ⅱ类桩为37根，占抽检桩数的21.5%;Ⅲ类桩为1根，占抽检桩数的0.6%；Ⅳ类桩为0根，占抽检桩数的0.0%；不确定桩为0根，占抽检桩数的0.0%。其中该1根Ⅲ类桩是655号桩，配桩情况为13m+8m+7m,距桩头7.0m左右有明显缺陷，说明是接口位置存在质量问题；判定为Ⅱ类的桩多数也是因为焊接接口存在轻微的质量问题。桩接头施工质量差也是我们在低应变检测中经常会碰到的问题。
　　（3）静载情况。按照有关规范要求，抽取9根基桩进行静载检测(包括低应变检测判定为Ⅲ类桩的655#桩)。其中有8根桩的承载力达到设计要求（包括655#桩），有1根桩（795#桩）的承载力达不到设计要求，该桩试验加载到3200KN时，累计沉降量为8.68mm，在加3600KN荷载累计30分钟时总沉降量超过60.00mm,根据规范终止试验，Q-s曲线出现明显陡降段，综合分析，该桩承载力Qu=3200KN。如表1所示：
　

静载情况图一
　　

　　根据第一次静载试验情况，然后安排进行了扩测――抽取了2根基桩再次进行静载试验，其中786#桩的承载力满足设计要求；另一根桩768#试验加载到2800KN时，累计沉降量为8.91mm，在加3200KN荷载累计15分钟时总沉降量超过60.00mm,根据规范终止试验，Q-s曲线出现明显陡降段，综合分析，该桩承载力Qu=3200KN，承载力达不到设计要求。如下表2所示：
　　表2
　　

静载情况图二

　　（4）原因分析、判断和工程处理。从该工程的基桩检测情况看，该工程的基桩存在一定的质量问题。施工单位根据打桩过程的监控及现场的情况判断，认为有些桩的静载试验结果不合设计要求，是因为这些桩的桩身或者底部某位置断裂而造成试验时沉降过大，导致承载力达不到设计要求。这一判断误导设计单位从而给出拟对该工程进行补桩处理的初步意见。
　　我们有针对性的对这些“问题”桩进行了低应变检测，并将该类桩的试验曲线放大后（如下图1所示795#桩的检测曲线，配桩情况为13m+8m+7m,距桩头7.0m左右有轻微缺陷，说明焊缝接口位置存在轻微质量问题。）分析认为桩身质量没有太大问题，根据现场场地和施工等情况判断引起承载力达不到设计要求的原因可能是桩底跟支承面之间有间隙或者软层。

静载情况图三
　　最后设计、施工等单位根据我们的判断，采取将该工程的所有基桩进行复压的处理方案。复压后再进行相应的检测――进行了低应变（抽取64根桩）检测和静载（抽取3根桩）检测。低应变检测结果为：Ⅰ类桩为45根，占抽检桩数的70.3%；Ⅱ类桩为19根，占抽检桩数的29.7%;Ⅲ类桩为0根，占抽检桩数的0.0%；Ⅳ类桩为0根，占抽检桩数的0.0%；不确定桩为0根，占抽检桩数的0.0%。静载试验结果是3根桩的承载力都能满足设计要求（如下表3所示）。说明我们的判断是正确的。
　　

　　静载情况图四

4、钻孔灌注桩
　　钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩常见质量问题有缩颈、钻孔偏斜、桩底沉渣量过多等。
　　（1）工程情况。该工程基桩采用桩径为ø1400mm、1600mm的钻孔灌注桩，设计桩长为26.0m，单桩承载力特征值为7000KN、8200KN,设计混凝土强度等级为C35。整个场地经人工和机械平整较为平坦，根据场地的工程地质勘察报告，该场地土层分布如下：第一层：0-2.60m,素填土；第二层：2.60-4.20m,残积土；第三层：4.20m-9.80m,全风化含砺长石砂岩；第四层：9.80m以下为强风化砂岩。
　　（2）检测方案及结果。该工程共施工钻孔灌注99根桩，先进行低应变全测，然后根据低应变检测结果选取一定的桩基进行抽芯试验。
　　低应变检测结果是：Ⅰ类桩为90根，占抽检桩数的90.9%；Ⅱ类桩为7根，占抽检桩数的7.1%；Ⅲ类桩为2根，占抽检桩数的2.0%。
　　根据低应变检测结果,选取了9根桩进行抽芯检测。检测结果基本上还是与低应变检测比较相符的，如B-9号桩低应变检测判定为Ⅰ类桩（下图2所示），抽芯检测结果也判定为Ⅰ类桩。
　　但是，像D-15号桩，低应变检测判定为约23.5m有明显缺陷、Ⅲ类桩（下图3所示）；而抽芯检测结果是其中有一孔孔深在0.45～3.05m段局部存在中度～重度蜂窝状缺陷，其余砼芯完整，骨料分布均匀，胶结良好，综合判定为Ⅱ类桩。
　

低应变检测判定为约23.5m有明显缺陷、Ⅲ类桩
　　（3）原因分析。低应变检测判定为Ⅲ类的桩在抽芯检测中判定为Ⅱ类桩，是因为这两种检测的原理和方法等不同，比如桩周围的突变缩颈这种缺陷在低应变检测中会比较明显反应出来，而在抽芯试验中就未必能够反应出来。所以不能持怀疑的态度去看任何一种检测方法，也不能片面的单方面判断基桩的质量情况，还需参考地质资料、其它一些方法如抽#p#副标题#e#芯、载荷等试验的结果对桩身进行综合评价。
　　四、结束语
　　低应变可以大比例检测单桩，有了大比例的单桩质量的客观评价，无疑会促使桩基质量的提高。虽然低应变检测不能具体判别缺陷类型以及缺陷的准确位置，低应变检测的判定结果不一定和抽芯或者静载检测的判定结果完全相同，因为它们的检测原理、方法、判定依据等不同，但是它可以快速的反映整个工程的成桩质量情况，为后续检测工作的进行提供重要依据，为设计、施工等提供重要的参考价值。
　　参考文献
　　[1]《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008
　　[2]《基桩低应变动力检测规程》JGJ/T93-95
　　[3]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003
　　