基樁低應(yīng)變法信號(hào)分析范文

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《廣東土木與建筑雜志》2014年第七期

1信號(hào)淺部異常原因分析

基樁低應(yīng)變法實(shí)測(cè)信號(hào)中淺部異常反射的產(chǎn)生原因有多種，樁身阻抗變化、樁周土阻力影響都會(huì)造成實(shí)測(cè)信號(hào)產(chǎn)生類似樁身缺陷的反射波，甚至樁身擴(kuò)頸產(chǎn)生的反射波也可造成缺陷反射的假象，所以對(duì)樁身淺部缺陷反射信號(hào)應(yīng)予以足夠重視，必須采用科學(xué)有效的分析和驗(yàn)證方法尋找其原因，保證結(jié)果判定的準(zhǔn)確性。

1.1樁身阻抗變化影響根據(jù)波動(dòng)理論，在樁頂施加豎向激勵(lì)時(shí)樁身若存在阻抗變化則會(huì)沿樁身產(chǎn)生上行波，當(dāng)樁身阻抗減小時(shí)為拉力波，阻抗增大時(shí)為壓力波。當(dāng)樁身淺部存在顯著缺陷時(shí)實(shí)測(cè)信號(hào)將在淺部出現(xiàn)拉力波，實(shí)測(cè)信號(hào)中出現(xiàn)與入射脈沖同向的反射信號(hào)，其信號(hào)特點(diǎn)為：①大幅值的缺陷反射波，同時(shí)可能存在多次反射；②入射波脈寬顯著變大，入射脈沖發(fā)生畸變。某民宅工程采用f600鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)30m，破除樁頭浮漿后進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，其中3#樁實(shí)測(cè)低應(yīng)變信號(hào)淺部有與入射脈沖同向的大幅值反射（如圖1a），判斷淺部樁身存在嚴(yán)重缺陷。對(duì)該樁進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證，如圖1b，發(fā)現(xiàn)在距樁頂約0.8m左右樁身夾泥且存在水平裂縫，樁身存在嚴(yán)重缺陷。1#樁低應(yīng)變檢測(cè)實(shí)測(cè)信號(hào)中入射脈沖存在畸變且入射波脈寬顯著增大（如圖2a），判斷其淺部存在嚴(yán)重缺陷，對(duì)1#樁進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證（如圖2b），發(fā)現(xiàn)在距樁頂0.3~0.8m范圍內(nèi)樁身混凝土夾泥。由于缺陷較淺且?jiàn)A泥范圍較大，造成缺陷反射多次疊加后入射脈沖幅值變寬，導(dǎo)致波形畸變。某廠房工程基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁，其中81#樁為f400，樁長(zhǎng)20.2m（配樁12m+8.2m），低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)如圖3。實(shí)測(cè)低應(yīng)變信號(hào)淺部有大幅值反射，且可見(jiàn)多次反射，判斷淺部樁身缺陷嚴(yán)重，通過(guò)樁身孔觀察發(fā)現(xiàn)在距樁頂1.0m左右樁身有可見(jiàn)貫穿整個(gè)截面的裂縫，故該樁樁身斷裂，完整性判為Ⅳ類。對(duì)于實(shí)測(cè)信號(hào)淺部存在顯著缺陷的基樁由于其阻抗變化截面離樁頂距離短，應(yīng)力波在樁頂和變阻抗截面處多次反射疊加造成信號(hào)采集和分析難度增加，甚至造成誤判。

某體育館工程采用f300管樁，由于送樁較深，施工方為節(jié)約工期，對(duì)于樁頂?shù)陀跇俄斣O(shè)計(jì)標(biāo)高的樁采取開(kāi)挖后接樁再回填的處理方法。7A#樁低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)異常，入射波脈寬稍有增大，負(fù)向反射明顯，但從信號(hào)中無(wú)法判定樁身有顯著缺陷。經(jīng)了解該樁樁長(zhǎng)21.7m（配樁11m+10m+0.7m），對(duì)該樁開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)0.7m處的接樁位置處法蘭盤僅采用點(diǎn)焊，焊接質(zhì)量差，將0.7m接樁部分截除后再次進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，兩次測(cè)試信號(hào)及開(kāi)挖照片如圖4所示。兩次低應(yīng)變測(cè)試結(jié)果具有顯著差異，根據(jù)第2次測(cè)試信號(hào)判定該樁完整性為Ⅰ類，可判斷淺部接樁位置焊接質(zhì)量對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)的影響不容忽視，當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)異常時(shí)應(yīng)全面了解工程情況，并加以驗(yàn)證，避免輕判缺陷程度或誤判缺陷位置。某工程采用f1200沖孔灌注樁，設(shè)計(jì)持力層為中風(fēng)化花崗巖，CK111#樁樁長(zhǎng)14.0m，對(duì)該樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，實(shí)測(cè)信號(hào)如圖5a。圖中實(shí)測(cè)信號(hào)反映該樁在距樁頂約3.5m處有明顯缺陷，且缺陷二次反射、三次反射清晰，完整性類別判為Ⅲ類，對(duì)該樁進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證，如圖5b。

開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)在距樁頂1.5m左右樁身急擴(kuò)，擴(kuò)頸處最大直徑約2.0m，根據(jù)勘察資料，該場(chǎng)地上部分布一層淤泥層，擴(kuò)頸很有可能是淺部淤泥層受混凝土擠壓形成。根據(jù)應(yīng)力波在樁身傳播的基本原理，阻抗增大處的一次反射在樁頂產(chǎn)生上行壓縮波，即與入射脈沖反向的反射波，二次反射在樁頂產(chǎn)生上行拉伸波，即與入射脈沖同向的反射波，故CK111#樁低應(yīng)變信號(hào)中3.5m處的缺陷反射不一定是缺陷反射，很有可能為擴(kuò)頸的二次反射，為驗(yàn)證判斷的準(zhǔn)確性，對(duì)該樁進(jìn)行鉆芯法試驗(yàn)，芯樣照片如圖5c。鉆芯法驗(yàn)證CK111#樁樁身完整性為Ⅰ類，且嵌巖良好，由此可判斷低應(yīng)變信號(hào)中的大幅值同向反射并非樁身缺陷反射，而是擴(kuò)頸處的二次反射，故對(duì)于灌注樁淺部缺陷反射判定應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料和施工工藝，必要時(shí)采用開(kāi)挖或更高一級(jí)完整性檢測(cè)方法驗(yàn)證，以確保檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

1.2樁周土阻力影響實(shí)際工程中樁受樁周土的作用，樁身材料與樁周土之間的阻抗比對(duì)應(yīng)力波的傳播和衰減的影響不可忽視。珠三角地區(qū)為軟土地區(qū)，淺部通常為淤泥土或粘土，對(duì)低應(yīng)變淺部信號(hào)影響不大，但應(yīng)特別注意回填碎石土、雜填土場(chǎng)地，回填成分含大粒徑的碎石或建筑廢料，其阻抗與樁身材料接近。通常管樁工程在沉樁前在軟土層上回填碎石土以保證樁機(jī)行走安全和打樁垂直度，淺部土層阻抗增大加速了信號(hào)衰減，減小了有效檢測(cè)深度，同時(shí)造成信號(hào)干擾。某工程基樁采用f300、f400預(yù)應(yīng)力管樁，施工場(chǎng)地自西向東高程逐漸減小，最大落差4.0m，施工前將場(chǎng)地回填至施工標(biāo)高，為方便樁機(jī)施工地表回填碎石土，最深處碎石土約2.0m。對(duì)基樁采用低應(yīng)變法進(jìn)行完整性檢測(cè)，實(shí)測(cè)信號(hào)受回填碎石土影響顯著，為準(zhǔn)確判斷樁身完整性，對(duì)個(gè)別信號(hào)淺部異常嚴(yán)重的樁分別采用高應(yīng)變及開(kāi)挖法驗(yàn)證。主樓21#樁為f400，樁長(zhǎng)45.0m（配樁12m+12m+10m+11m），低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)如圖6a，據(jù)此判斷，該樁在3.0m左右有明顯缺陷，中下部完整性基本無(wú)法判斷。再對(duì)該樁進(jìn)行高應(yīng)變驗(yàn)證，實(shí)測(cè)信號(hào)如圖6b，分析認(rèn)為該樁樁身完整性良好，淺部無(wú)異常。對(duì)該樁開(kāi)挖至3.2m，樁身未見(jiàn)缺陷（如圖6c），回填軟土后再次進(jìn)行低應(yīng)變測(cè)試，淺部并未有明顯缺陷（如圖6d），樁身完好，可以確定第1次低應(yīng)變測(cè)試信號(hào)中的淺部顯著異常是由于淺部回填碎石土層引起的。回填土場(chǎng)地低應(yīng)變信號(hào)采集難度大，對(duì)于有疑問(wèn)的信號(hào)可采取開(kāi)挖或高應(yīng)變驗(yàn)證，同時(shí)應(yīng)提高高應(yīng)變法的檢測(cè)比例，低應(yīng)變能量在淺部衰減，有效檢測(cè)深度不足，對(duì)下部缺陷無(wú)法判斷，帶來(lái)安全隱患。

2結(jié)論

2.1樁身淺部存在顯著異常的低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)是：①大幅值的缺陷反射波，同時(shí)可能存在多次反射；②入射波脈寬顯著變大，入射脈沖發(fā)生畸變。

2.2低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)存在淺部異常的樁在有條件的情況下可采用開(kāi)挖驗(yàn)證的方法進(jìn)行判斷。

2.3對(duì)于灌注樁淺部缺陷建議采用鉆芯法加以驗(yàn)證。

2.4對(duì)于回填土場(chǎng)地的管樁工程，應(yīng)提高高應(yīng)變檢測(cè)比例，對(duì)低應(yīng)變測(cè)試結(jié)果有疑問(wèn)的樁建議采用高應(yīng)變法進(jìn)行驗(yàn)證。

2.5低應(yīng)變法測(cè)得淺部存在顯著異常的樁由于無(wú)法判斷缺陷以下部位樁身完整性，需將缺陷破除后再次試驗(yàn)或以高一級(jí)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，以判斷樁身中下部完整性，保證整樁的質(zhì)量，避免出現(xiàn)漏判情況。

作者：鐘燕茹單位：廣東省建筑科學(xué)研究院