低應(yīng)變法檢測既有建筑地基基礎(chǔ)的思考

程 彥 （合肥工大工程試驗(yàn)檢測有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230009）

0 前言

既有建筑在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中會(huì)因?yàn)槎喾N外在因素而出現(xiàn)質(zhì)量問題，例如老化、損傷等，而隨著時(shí)間的累積，這種現(xiàn)象會(huì)不斷放大，最終對(duì)建筑局部造成重大影響，如果不及時(shí)防治，可能會(huì)引起安全事故發(fā)生。低應(yīng)變法正是一種針對(duì)既有建筑地基基礎(chǔ)，進(jìn)行老化、損傷檢測的技術(shù)，通過此項(xiàng)技術(shù)可以決定既有建筑是否需要進(jìn)行加固。

實(shí)驗(yàn)各儀器參數(shù) 表1

1 實(shí)例低應(yīng)變法應(yīng)用分析

因?yàn)榈蛻?yīng)變法具有較高通用性，在不同的檢測條件下其參數(shù)也會(huì)不同，所以無法對(duì)其一概而論，在此條件下本文將結(jié)合實(shí)例來進(jìn)行分析。

1.1 實(shí)例概況

某建筑工程竣工至今已經(jīng)30余年，在使用年限規(guī)范上已經(jīng)進(jìn)入了“后期”，所以其可能存在較為嚴(yán)重的老化、損傷現(xiàn)象。該工程共分19層，屬于高層建筑，其中地上18層，地下1層，總體高度達(dá)76.1m，根據(jù)相關(guān)施工單位的施工報(bào)告得知，該工程建設(shè)時(shí)所選擇的地基基礎(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底標(biāo)高為-4.70m，同時(shí)在地基處理方面，還使用了CFG樁復(fù)合地基596根，其中有效樁長為20.0m。在實(shí)例基礎(chǔ)上，本文出于便捷性考慮，主要選擇該建筑中的3根基礎(chǔ)進(jìn)行低應(yīng)變檢測實(shí)驗(yàn)[2]。

1.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備，主要儀器包括動(dòng)測儀、速度傳感器、激振力棒、激振力錘，各項(xiàng)儀器的參數(shù)見表1。其次為了確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，本文在正式實(shí)驗(yàn)階段對(duì)所有設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行了檢查，確認(rèn)所有設(shè)備可以正常使用。

1.3 檢測方法

為了體現(xiàn)低應(yīng)變檢測法的優(yōu)勢，本文選擇了兩種檢測方式，具體如下文所述。

1.3.1 方法一

針對(duì)既有建筑地基基礎(chǔ)頂部以下20cm～50cm位置，采用水鉆方法進(jìn)行鉆孔，得到一個(gè)10cm的鉆孔（孔深不大于0.5d，d代表既有建筑地基基礎(chǔ)的樁徑），之后依靠鉆孔來安裝鋼板梁，同時(shí)將速度傳感器安裝在樁基的側(cè)面，安裝完成之后采用重錘錘擊安裝好的鋼板，此時(shí)鋼板會(huì)發(fā)生相應(yīng)的振動(dòng)，而振動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生激振信號(hào)并將信號(hào)傳遞給地基基礎(chǔ)。

1.3.2 方法二

主要采用與方法一相同的鉆孔規(guī)范、傳感器安裝方法來進(jìn)行準(zhǔn)備工作，之后在鉆孔內(nèi)安置鞭炮，通過鞭炮爆炸時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)來發(fā)射激振信號(hào)，同時(shí)因?yàn)楸夼诒〞r(shí)的激振信號(hào)多為聲波信號(hào)，所以為了收集其反射波，在該方法下主要選擇聲波接收儀器來實(shí)現(xiàn)目的。

1.4 保證措施

為了確保本文測試結(jié)果準(zhǔn)確，在實(shí)際操作當(dāng)中通過了相應(yīng)的保證措施對(duì)實(shí)例既有建筑的地基基礎(chǔ)進(jìn)行了處理，具體步驟為：針對(duì)地基基礎(chǔ)上的凹凸部位進(jìn)行鑿除，只處理樁頭20cm～50cm范圍內(nèi)的凹凸部位，使得樁頭平整；本文激振信號(hào)發(fā)生方法以及激振發(fā)射波接收方法均經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)；所有激振點(diǎn)的位置均盡可能與地基基礎(chǔ)樁頭中心靠近；針對(duì)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的每一根地基基礎(chǔ)，均進(jìn)行2次重復(fù)測試，之后將兩組測試數(shù)據(jù)綜合，取其中均值作為最終結(jié)果[3]。

2 測試結(jié)果

2.1 成樁后樁動(dòng)測

結(jié)合實(shí)例建筑施工單位施工時(shí)的動(dòng)測數(shù)據(jù)，對(duì)本文測試結(jié)果進(jìn)行分析。成樁后樁動(dòng)測結(jié)果見圖1，根據(jù)圖1得知，本文所測試的三根地基基礎(chǔ)存在明顯的反射現(xiàn)象，但整體上表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，依照相關(guān)地基基礎(chǔ)完整性等級(jí)規(guī)范，本文測試地基基礎(chǔ)的完整性等級(jí)為Ⅱ類，同時(shí)根據(jù)實(shí)際表現(xiàn)可見，所有地基基礎(chǔ)信號(hào)重復(fù)性好，為標(biāo)準(zhǔn)的低應(yīng)變動(dòng)測曲線。

2.2 墊層施工后樁動(dòng)測結(jié)果

主要選擇實(shí)例工程施工單位墊層施工后樁動(dòng)測的信號(hào)，結(jié)合本文測試結(jié)果來進(jìn)行分析。首先本文先采用方法二對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行了測試，根據(jù)測試結(jié)果可見，該方法下所得到的曲線數(shù)據(jù)十分不規(guī)律，不滿足本文分析需求，所以證明方法二的適用性在實(shí)例條件下并不適用，而通過方法一進(jìn)行測試可見，在方法一條件下得到了曲線數(shù)據(jù)具備低應(yīng)變動(dòng)測曲線特征，說明該方法有效，那么根據(jù)方法一的曲線進(jìn)行分析，結(jié)果顯示三根地基基礎(chǔ)在完整性上的等級(jí)均為Ⅱ類，與實(shí)例工程的施工時(shí)的測試數(shù)據(jù)并沒有太多出入，所以說明實(shí)例既有建筑的地基基礎(chǔ)完整性良好，尚不需要進(jìn)行調(diào)整。

3 低應(yīng)變法檢測中的注意事項(xiàng)

3.1 檢測設(shè)備相關(guān)事項(xiàng)

檢測設(shè)備對(duì)于低應(yīng)變法檢測準(zhǔn)確率的影響很大，因?yàn)樵跈z測過程當(dāng)中，需要對(duì)檢測設(shè)備的相關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行處理。首先在檢測之前需要對(duì)場地進(jìn)行勘察，如果場地當(dāng)中存在積水現(xiàn)象，那么要先進(jìn)行排水工作，因?yàn)榉e水會(huì)導(dǎo)致地基基礎(chǔ)的局部含水量較大，而水是一種具有吸收能量波的物體，所以在大含水量的條件下，很難產(chǎn)生反射波，此時(shí)就導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不完整；其次，在檢測之前需要對(duì)所有儀器設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查，因?yàn)榈蛻?yīng)變檢測周期雖然較短，但設(shè)備使用率較高，所以可能出現(xiàn)損壞、老化等問題，如果存在這種現(xiàn)象，同樣會(huì)導(dǎo)致低應(yīng)變檢測的準(zhǔn)確度下降，所以有必要在正式檢測之前對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。

3.2 計(jì)算結(jié)果分析

低應(yīng)變法得到的初始數(shù)據(jù)均為反射波數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)并不能直接反映出的地基基礎(chǔ)的完整性，需要通過相關(guān)計(jì)算，根據(jù)反射波數(shù)據(jù)與地基基礎(chǔ)完整性之間的關(guān)系來進(jìn)行判斷。但在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，因?yàn)橛?jì)算量較大很容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤現(xiàn)象，同時(shí)因?yàn)榈蛻?yīng)變檢測中的反射波數(shù)據(jù)存在部分無用的數(shù)據(jù)，所以其計(jì)算結(jié)果容易失準(zhǔn)。針對(duì)此類現(xiàn)象，在計(jì)算過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)選擇其中較具代表性的數(shù)據(jù)，例如最高值與最低值，再通過對(duì)比選取之中均值來避免無用數(shù)據(jù)的干擾，同時(shí)計(jì)算完成之后有必要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，完全確認(rèn)準(zhǔn)確無誤之后才能實(shí)際應(yīng)用。

3.3 數(shù)據(jù)完整性

根據(jù)上述分析（3.1成樁后樁動(dòng)測）可見，在低應(yīng)變檢測當(dāng)中反射波數(shù)據(jù)為曲線形式，如果其中某項(xiàng)數(shù)據(jù)存在缺失現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)完整性不足，直接使得計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性下降。除了在反射波數(shù)據(jù)方面要確保完整以外，針對(duì)施工地基基礎(chǔ)的地質(zhì)條件也要確保完整，此舉主要因?yàn)榈刭|(zhì)條件與地基基礎(chǔ)狀態(tài)有密切聯(lián)系，可以分析出地基基礎(chǔ)的狀態(tài)類型，再結(jié)合反射波數(shù)據(jù)進(jìn)一步提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。此外，在進(jìn)行低應(yīng)變檢測當(dāng)中，不能隨意松開檢測設(shè)備，因?yàn)橐坏┧砷_檢測設(shè)備，就代表設(shè)備終止運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不完整現(xiàn)象；在檢測過程當(dāng)中，還要注意外力干擾，要盡可能避免這一類因素的干擾。

4 結(jié)語

本文主要對(duì)低應(yīng)變法檢測既有建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行了分析，分析中首先對(duì)低應(yīng)變檢測進(jìn)行了介紹，了解了該方法的運(yùn)作原理，其次圍繞實(shí)例確認(rèn)了低應(yīng)變檢測的激振發(fā)射正確方法，并通過結(jié)果對(duì)正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，說明方法有效，最終對(duì)低應(yīng)變法檢測中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析。