低應變法在建筑樁基檢測中的應用

【摘要】通過對低應變反射波法檢測原理的闡述，結合工程實例，對樁身四種完整性類別曲線特征進行了分析，總結了低應變法檢測樁基時的關鍵問題，為以后同類別的檢測工作提供參考。

【關鍵詞】樁基礎;樁身完整性;低應變法

1、低應變法檢測原理

目前樁身完整性檢測的方法有多種，包括低應變反射波法、聲波透射法、鉆孔取芯法等。低應變反射波法是通過對樁頂施加振動載荷，采集樁體振動的速度、加速度等信息數據，再利用波動原理對結果進行判斷分析，以達到對樁基施工質量的判斷。該方法設備簡便、方法快速、費用低、結果比較可靠，是普查樁身質量的一種有力手段，因而廣泛應用于房屋建筑工程樁基檢測。

低應變反射波法的理論基礎以一維線彈性桿件模型為依據，當在樁頂施加一激振后，彈性波沿樁身傳播的規律服從一維波動方程，彈性波在傳播過程中會對樁身阻抗（z=ρVA）的變化做出響應，假設樁身由A1、E1、ρ1、v1變為A2、E2、ρ2、v2，根據平面彈性波傳播理論，在波阻抗差異（如樁截面變化，樁身密度變化等）的界面處將會產生波的反射、透射現象。利用這一特征，可判斷樁身的缺陷。主要的反射特征有以下兩種：

（1）同向反射：樁身縮徑、夾泥、膠結較差、膠結差、蜂窩、麻面、斷樁等。z2=ρ2V2A20，反射波與入射波同相。

（2）反向反射：樁身混凝土強度局部高、擴徑等。

z1=ρ1V1A1

根據上述原理，在樁頂安裝傳感器，通過錘擊產生激振信號，用動測儀獲取應力波在樁身中傳播后反射至樁頂的信號，根據波列圖中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、頻率及波的到達時間等特征，結合工程地質資料及樁基施工記錄等，推定樁基的完整性。

2、工程案例

2.1 樁身為I類的低應變實測曲線

圖1為長沙市某小區40號人工挖孔灌注樁的低應變曲線，采用武漢巖海公司研制的RS-1616K（S）基樁低應變儀進行檢測。該樁施工樁長為11.04米，樁徑為1500mm，混凝土強度等級為 C30，樁端持力層為強風化板巖。

從圖 1 曲線可以看出： 圖中無缺陷反射波或其他因樁身截面變化產生的反射波，有樁底反射信號，且樁底反射為正相，樁底巖質與樁身混凝土阻抗相差較大，符合低阻抗同相反射的原理，波速取值為3833m/s，在正常范圍內。故綜合判定該樁完整性類別為Ⅰ類。

2.2樁身為II類的低應變實測曲線

圖2為某小高層247號人工挖孔灌注樁的低應變曲線，該樁施工樁長為11.00米，樁徑為1800mm，混凝土強度等級為 C45，樁端持力層為中風化板巖。

從圖 2 曲線可以看出： 圖中有一處輕微缺陷反射波，樁底反射信號不明顯，分析原因是巖層阻抗與樁身阻抗接近，波速取值為3906m/s，在正常范圍內，故綜合判定該樁完整性類別為II類。

2.3 樁身為III類的低應變實測曲線

圖3為某小高層10號長螺旋樁的低應變曲線，該樁施工樁長為10.00米，樁徑為350mm，混凝土強度等級為 C30，樁端持力層為粘土層。

從圖3 曲線可以看出： 在4.71m處存在明顯缺陷，樁底無反射信號，分析原因是反射波已經在缺陷處衰減為零，故綜合判定該樁完整性類別為III類。

2.4 樁身為IV類的低應變實測曲線

圖4為某小高層7號長螺旋樁的低應變曲線，該樁施工樁長為9.98米，樁徑為350mm，混凝土強度等級為 C30，樁端持力層為粘土層。

從圖4曲線可以看出： 在1.95m處，存在嚴重缺陷，且樁身存在周期性缺陷反射波，樁底沒有反射信號，分析原因是反射波已經在缺陷處衰減為零，故綜合判定該樁完整性類別為IV類。

結語：

本文工程案例表明，低應變法最關鍵的是分析反射波對高低阻抗的變化規律，首先應正確判斷樁底反射，當樁底地層阻抗比樁身大時，反射波波形與入射波反相，反之同相，若樁底無反射波或反射不明顯，就應重點考慮樁身是否存在嚴重缺陷反射，再考慮樁底巖層阻抗是否與樁身阻抗接近;其次是分析2L/C時刻之前是否有缺陷反射波，其反射波是輕微、明顯還是周期性反射。另外還要注意當地質條件復雜且變化大時，反射波容易因土體阻抗變化引起反射而產生誤判，因此低應變法檢測樁基時應充分結合工程地質資料，必要時還應采用鉆芯法予以驗證。

作者簡介：

楊忠（1988-），男，本科，工程師，主要從事地基基礎檢測與研究工作。