低應變檢測判別復合載體夯擴灌注樁技術探究

田曉艷，劉靜

（西安石油大學機械工程學院，陜西　西安　710065）

低應變檢測判別復合載體夯擴灌注樁技術探究

田曉艷，劉靜

（西安石油大學機械工程學院，陜西西安710065）

低應變法是樁基質量檢測的一種重要方法，文章介紹了該方法的基本原理、適用條件、檢測步驟、注意事項等，并結合工程實例分析了應用該方法對復合載體夯擴灌注樁的完整性進行檢測判別，所得結論可供工程參考。

低應變法；樁基質量檢測；復合載體夯擴灌注樁

1　復合載體夯擴灌注樁的檢測技術

隨著我國基本建設事業的迅速發展，樁基工程由于其具有許多獨特的功能而得到廣泛應用，目前一般多層民用建筑物與中小型廠房常常采用沉管灌注樁，然而使用沉管灌注樁常會遇到這樣的問題：當采用直徑較小的樁時會因單樁承載力過低而使布樁過密，樁距無法滿足要求；而當采用較大直徑樁又會因為增加樁身混凝土用量且因樁距增大，承臺相應擴大而使工程造價提高，因而近年發展起來的一種具有特色施工工藝的樁型即復合載體夯擴灌注樁，且在濕餡性黃土地區地基處理中得到應用。

復合載體夯擴灌注樁是由復合載體和混凝土樁身組成，復合載體自下而上由干硬性混凝土、填充料、擠密土體等組成。施工工藝是一種采用錘擊方式將護筒沉至設計標高，分批向孔內投入填充料和干硬性混凝土，用錘反復夯實、擠密，致使樁端出現擴大頭，形成復合載體，最后放置鋼筋籠，灌筑混凝土成樁。該樁具有技術可靠、工藝科學、單樁承載力高、施工速度快、施工周期短、干作業、無泥漿、工程造價低、可以利用建筑垃圾等優點［1］。

樁基工程是地下隱蔽工程，在施工過程中必須對工程樁的施工質量進行檢測，以便及時發現問題并采取相應措施防止工程事故的發生，加之近年來各種含有專利技術的灌注樁的采用對成樁質量的可靠性提出了更高的要求，從而使樁基檢測技術變得十分重要。工程樁必須進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢驗，樁身完整性抽樣檢驗方法有鉆心法、低應變法、高應變法、聲波透射法［2］。低應變法現已普遍用于檢測混凝土樁的樁身完整性，判定樁身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置，它屬于快速普查樁的施工質量的一種半直接檢測法，與其它測試方法相比，速度快、費用低和檢測覆蓋面廣等特點，已成為樁身施工質量檢測中常用的方法，該方法包括反射波法、機械阻抗法、水電效應法等等，其中反射波法物理概念明確、設備簡單、速度快且成本低，已成為基樁完整性判別的良好手段［3］。

2　低應變法的檢測原理

2.1低應變檢測基本原理

低應變法的理論基礎是一維線彈性波動理論，是將嵌人土中的樁看作為阻尼介質中上端自由、下端彈性聯結的一維彈性桿件，當在樁頂施加豎向瞬態激振力后，應力波沿樁身向下傳播，當遇到樁體中波阻抗明顯差異的界面或截面積變化的部位，將產生反射波，并被安置在樁頂上的傳感器采集到，這樣通過對樁身中反射波時域信號和頻譜特征的分析，即可對基樁質量作出判別［4］。低應變檢測首先最根本的是要保證檢測信號的質量，這是對樁身質量作出判別的依據。一般地，對于短樁，用手錘輕擊即可產生需要的激振力，但對于長樁則需加大激振力的量級。其基本原理是用較小的力錘敲擊樁頂，從而給樁一定的能量，使樁中產生應力波，檢測和分析應力波在樁中的傳播歷程，從而分析出樁基的完整性。

2.2低應變檢測條件

低應變檢測是建立在一維桿波動理論基礎上，且因錘擊能量較低，所以要求樁長在10倍～30倍樁徑范圍內。

2.3低應變檢測步驟

①樁頭處理：樁頭要鑿掉浮漿，露出堅硬混凝土，表面基本平整干凈且無水，樁頭處理很關鍵，因為表面的浮漿、雜土、淤水都會影響波形信號。

②安裝接收器：接收器—般用502膠水和橡皮凡士林，粘牢在樁頭上。安裝位置盡量離錘擊部位遠一些，距樁中心3/4-1半徑尺寸之間較為理想［6］。

③測試：開機，確保各線路連接無誤，打開采樣儀和計算機，準備接收信號；錘擊，位置的選取避免偏振；存盤，將波形信號存盤，關鍵要注意排除不真實信號，做到去偽存真；分析，根據所采波形確定樁基質量類別。

2.4低應變法樁基檢測結果分類

通常根據檢測結果可將樁的質量分為四類，如表1。

樁基質量檢測標準　表1

2.5低應變檢測注意事項

①由于受樁型（如截面多變）、地質條件、激振方式、樁的尺寸效應、樁身材料阻尼等因素的影響，對于較長的樁由于測不到樁底反射或正確判斷樁底反射位置，所以無法評價整根樁的完整性，宜采用超聲波法、高應變法或抽芯試驗方法進行檢測，建議不采用低應變檢測，以免做出錯誤的結論。

②低應變法的理論基礎是一維線彈性桿件模型，要求應力波在樁身中傳播時滿足平截面假定，所以設計樁身截面宜規則，不適用薄壁鋼管樁和類似于H型鋼樁的異型樁，且受檢樁的長細比、瞬態激勵脈沖有效高頻分量均應符合要求。

③檢測結果分析判定的準確性與操作人員的技術水平和實踐經驗有很大關系。

3　工程實例分析

3.1工程概況

工程名稱：大唐略陽發電有限責任公司同馨園住宅小區2#樓；16層；面積：8110㎡；剪力墻結構；復合載體夯擴混凝土灌注樁。勘探點地面標高介于641.38～647.65m之間。場地地層概況：①雜填土，厚0.5～5.8m；②圓礫，0.5～2.9m；③粉質粘土，0.5～7.8m；④中粗砂，0.4～6.9m；⑤圓礫，0.8～10.9m；⑥卵石，1.2～7.8m；⑦千枚巖，5.1～18.6m；⑧千枚巖，最大揭露厚度12.7m。樁頂標高-3.88m，樁徑430mm，樁長8.0m，樁端持力層為⑥層卵石。樁體混凝土強度等級為C25，設計單樁豎向抗壓極限承載力為2000kN，采用內外管擠土法成孔，沉管護壁，夯擴頭控制以最后三擊貫入度不大于10cm為準，自攪拌混凝土，工程樁總數149根。

3.2現場檢測

在樁身頂部中心位置進行垂直激振，彈性波沿樁身向下傳播，當樁身內存在明顯密度差異或截面積變化時，將產生反射波，經接收、放大、濾波和資料處理，即可識別來自樁身不同部位的反射信息，據此計算樁身波速，評價樁身完整性及混凝土質量。

樁身混凝土質量的判定：通過分析動測曲線利用施工樁長及動測曲線判讀的樁底反射時間，計算樁身波速，并根據混凝土強度等級與樁身波速的近似相關關系判定樁身混凝土質量。樁完整性的判定：采用動測曲線上異常反射形態及初始相位進行樁完整性的判別，其位置根據反射時差和樁身波速計算。

試驗設備采用FDP204PDA掌上型動測儀。其主要由2通道電荷放大器、濾波系統、速度測試系統及配套分析軟件組成。

檢測結果表明：除34#、55#、57#、116#工程樁樁身出現離析定為Ⅱ類樁外，其余樁樁身完整性較好，樁身波速范圍為3010m/s～4370m/s，平均值為3920m/ s，均為Ⅰ類樁。表明樁身混凝土質量較好。

［1］張會寧，楊浩軍.復合載體夯擴樁設計施工中若干問題探討［J］.鐵道建筑技術，2006（2）

［2］JGJ106-2003，建筑樁基檢測技術規范［M］.

［3］王春平，熊榮軍，何碧.樁基檢測方法評析［J］.建筑與工程，2008（26）.

［4］姜蓮玉，席俊.低應變法現場檢測基樁完整性的問題與對策［J］，山西建筑，2008（19）.

［5］杜欣.低應變檢測技術判別灌注樁的完整性［J］.北方交通，2008（5）.

［6］葉漢藝.淺析低應變法在樁基質量檢測中的應用［J］.廣東建材，2008（5）.

TU473.1+6

A

1007-7359（2016）04-0265-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.105

項目名稱：大型儲油罐地基處理技術研究

田曉艷（1979-），女，陜西蒲城人，西安科技大學博士研究生；講師，主要從事土木工程專業的教學和科研工作。