對(duì)低應(yīng)變法檢測(cè)樁基的幾點(diǎn)看法

摘 要:低應(yīng)變法檢測(cè)樁基在我國(guó)已有二十多年的歷史，低應(yīng)變反射波法有著快捷、經(jīng)濟(jì)、無(wú)損、輕便等眾多優(yōu)點(diǎn)，使得低應(yīng)變法檢測(cè)已成為控制基樁質(zhì)量最普及的手段之一，不過(guò)其也不是萬(wàn)能的，優(yōu)勢(shì)的背后也有局限性。

關(guān)鍵詞:低應(yīng)變法檢測(cè)樁基

中圖分類號(hào):TU473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(c)-0110-01

引言

目前，檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)完整性的方法比較多，有靜載荷試驗(yàn)法、低應(yīng)變反射波法、聲波透射法、高應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)法等等，低應(yīng)變反射波法有著快捷、經(jīng)濟(jì)、無(wú)損、輕便等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為實(shí)際工程檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)檢測(cè)方法。但是，低應(yīng)變反射波法也有其局限性，在應(yīng)用中應(yīng)避免走進(jìn)測(cè)量的誤區(qū)。

1 低應(yīng)變法測(cè)量原理與應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法主要用于檢測(cè)樁身完整性，低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁是采用低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，使樁在彈性范圍內(nèi)做低幅振動(dòng)，利用振動(dòng)和波動(dòng)理論判斷樁身缺陷。特別是在重要工程中對(duì)大直徑長(zhǎng)樁進(jìn)行測(cè)試，一般樁長(zhǎng)都遠(yuǎn)大于樁徑，樁可以被簡(jiǎn)化為有約束的一維線彈性均質(zhì)桿件，得到一維直桿的縱向振動(dòng)模型，在樁身內(nèi)傳播的彈性波，根據(jù)彈性波理論，一旦其遇到波阻抗不連續(xù)界面，就會(huì)在界面上反射和透射，也就是當(dāng)樁身的幾何尺寸、截面材料的物理性質(zhì)等參數(shù)發(fā)生變化，波阻抗也相應(yīng)地變化，以此判定樁身完整性及缺陷。

工程實(shí)例:本次檢測(cè)用的是FD—P204型動(dòng)測(cè)儀，對(duì)通過(guò)動(dòng)測(cè)儀所配套的低應(yīng)變時(shí)域分析軟件某教學(xué)樓樁基進(jìn)行檢測(cè)，地質(zhì)勘察報(bào)告顯示場(chǎng)地土層主要是粉質(zhì)黏土可分為8層，工程中測(cè)得如下典型波形:

如圖1所示，10號(hào)樁的測(cè)試波形，10號(hào)樁樁徑是0.533m，長(zhǎng)26.3m。圖1中，平均波速為，橫坐標(biāo)是波的傳播時(shí)間，縱坐標(biāo)是電壓的變化，反映出波的振幅，波形圖分析，可以看到該樁只有樁底處反射明顯，波形曲線比較平滑，樁身沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常同相反射，說(shuō)明該樁質(zhì)量較好、結(jié)構(gòu)完整。

如圖2所示，152號(hào)樁的波形曲線，從圖形上分析，可以看出該波形樁底沒(méi)有明顯的反射，通過(guò)時(shí)域分析發(fā)現(xiàn)與樁頂相距1.2m的地方出現(xiàn)波阻抗減小的反射界面，平均波速比完整樁平均波速稍微低一些，可以判斷該處缺陷不是縮頸，為輕微離析。

2 低應(yīng)變法的局限性和應(yīng)用誤區(qū)

2.1 不能準(zhǔn)確檢測(cè)樁基承載力

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法主要用于檢測(cè)樁身完整性，而人們最關(guān)心的問(wèn)題是樁基的承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，承載力是否符合設(shè)計(jì)要求由樁基的完整性、混凝土骨料粒徑、混凝土強(qiáng)度及樁土作用力四個(gè)要素來(lái)共同評(píng)定，對(duì)于樁基完整性不合格的樁基可以應(yīng)用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)出來(lái)，證明該樁的承載力就一定不符合設(shè)計(jì)要求，但是如果樁基完整完好，低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法就檢測(cè)不出其他三個(gè)要素好不好，其承載力就有不符合設(shè)計(jì)要求的可能。所以低應(yīng)變法檢測(cè)樁不能準(zhǔn)確檢測(cè)承載力。

2.2 不能提供準(zhǔn)確樁長(zhǎng)數(shù)據(jù)

低應(yīng)變法樁基檢測(cè)基本計(jì)算公式:，其中有3個(gè)參量，力波傳遞時(shí)間S是可以測(cè)定出來(lái)的一個(gè)確定的量，從式子上看要提供樁長(zhǎng)L，必須還要能確定波速度v，而v的影響因素有很多，如:樁的齡期、混凝土的強(qiáng)度、混凝土骨料粒徑等都對(duì)v有影響，存在很大的差異性，曾有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)如果取已知樁基的檢測(cè)結(jié)果的平均力波速度去反算樁長(zhǎng)，一根10m的樁大概要有1m的誤差，用S和v來(lái)計(jì)算樁長(zhǎng)，不能提供準(zhǔn)確的樁基長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

樁基長(zhǎng)度是監(jiān)理部門和施工單位都十分關(guān)注的問(wèn)題，直接影響著業(yè)主支付工程款，準(zhǔn)確確定樁基長(zhǎng)度可以查看鉆孔原始記錄，或是看樁基灌注前監(jiān)理驗(yàn)孔批復(fù)單，這些用尺量直接測(cè)量的數(shù)據(jù)，是可靠的數(shù)據(jù)。

2.3 不適合檢測(cè)短而粗的樁基

低應(yīng)變法檢測(cè)樁基的基礎(chǔ)理論是一維桿理論模型，而短粗的樁基，不滿足樁長(zhǎng)都遠(yuǎn)大于樁徑的條件，與一維桿理論有較偏離大，對(duì)于長(zhǎng)度小于10m，樁徑大于2.0m的樁，橫波干擾較多，無(wú)法判斷樁底和缺陷，直接影響著樁基完整性的判斷，這類樁基最好用聲波透射法檢測(cè)。

2.4 關(guān)于樁底反射波的問(wèn)題

在工程檢測(cè)中，有許多檢測(cè)人員錯(cuò)誤地認(rèn)為低應(yīng)變法檢測(cè)基樁完整性應(yīng)該有一個(gè)與入射波同方向的樁底反射波，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，就認(rèn)為該檢測(cè)信號(hào)無(wú)效。而大量的測(cè)量實(shí)踐表明，當(dāng)樁端部分樁身阻抗與持力層阻抗相匹配時(shí)，實(shí)測(cè)信號(hào)正常情況就是沒(méi)有樁底反射波信號(hào)的，不能將信號(hào)無(wú)樁底反射波作為該檢測(cè)信號(hào)無(wú)效的依據(jù)。相反，在運(yùn)用低應(yīng)變法檢測(cè)嵌巖樁時(shí)，如果出現(xiàn)了與入射波同向的單一反射波時(shí)，恰恰說(shuō)明了該檢測(cè)方法不符合要求，應(yīng)該換用其它檢測(cè)方法來(lái)驗(yàn)證樁端嵌巖情況。

2.5 不能檢測(cè)樁頂端是非自由情形

低應(yīng)變法進(jìn)行基樁檢測(cè)時(shí)，樁頂面應(yīng)密實(shí)、平整，且是自由的。樁頂應(yīng)是自由的這一條件在測(cè)試時(shí)容易被忽視。基樁低應(yīng)變法原理是將基樁假設(shè)為一個(gè)一維桿件模型，然后建立偏微分方程，但是樁頂端是自由的是求解此偏微分方程的邊界條件，離開(kāi)了這一邊界條件，現(xiàn)行低應(yīng)變法所用波動(dòng)理論分析方法是完全不成立的。

例如，有些檢測(cè)單位在地面建筑已施工至4層時(shí)，利用承臺(tái)梁下方外露的局部樁頭進(jìn)行了低應(yīng)變法無(wú)法檢測(cè)樁身完整性。因?yàn)榻ㄖ镆咽┕ぶ恋孛?層相當(dāng)于樁頂端是非自由的，此時(shí)基樁已不是一個(gè)獨(dú)立的桿件，故不能采用低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性了。

3 結(jié)語(yǔ)

低應(yīng)變法檢測(cè)已成為控制基樁質(zhì)量最普及的手段之一，被成功用于檢測(cè)樁身的缺陷及位置，進(jìn)而判定樁身完整性。但是，現(xiàn)行的低應(yīng)變法還有很多局限性，如不能準(zhǔn)確檢測(cè)樁基承載力，不能提供準(zhǔn)確樁長(zhǎng)數(shù)據(jù)，不適合檢測(cè)短而粗的樁基，認(rèn)識(shí)樁底反射波的也存在一定的問(wèn)題，不能檢測(cè)樁頂端是非自由情形等等，認(rèn)識(shí)局限性可以有效避免操作過(guò)程中進(jìn)入誤區(qū)。

參考文獻(xiàn)

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