低應變反射波法在CFG樁檢測中的應用

崔兵芳

(山西晉城市城區(qū)交通運輸局，山西晉城 048000)

0 引言

CFG樁作為一種介于剛性樁與柔性樁之間的樁型，其主要作用是改善不良地質(zhì)為復合地基，同時提高地基的承載能力。低應變反射波法對CFG樁的檢測，通過這次實踐中的應用和檢驗，為施工單位保證隱蔽工程的施工質(zhì)量提供了技術保障。該方法在日后樁基檢測中能有一定的借鑒作用。

1 工程概況

馬巴公路巴公段改造工程是澤州縣2010年的一個重點公路工程，是澤州縣主要的縣級公路之一。該公路的改造，對完善公路網(wǎng)絡功能具有很大作用，使巴公和大陽兩鎮(zhèn)乃至縣城北部區(qū)域的聯(lián)系將更加便利，更加方便，特別是作為環(huán)城高速連接線，使該公路的改造顯的更加重要。馬巴公路全長2．46 km，起點為省道長晉線，途經(jīng)環(huán)城高速巴公出口，終點為西寺莊村，該公路采用三級公路標準，路基寬8．5 m，路面兩側各澆筑50 cm寬水泥混凝土路緣，該工程中K1+891．5鋼筋混凝土拱涵地基不能滿足設計要求，采用CFG樁進行地基處理。設計樁距1．5 m，正方形布樁，設計樁長12 m，總樁數(shù)580根。設計要求復合地基承載力特征值不低于300 kPa。施工后對該拱涵的CFG樁進行了復合地基靜荷載試驗和低應變動力檢測。

2 檢測依據(jù)

1)JTG/TF 81-01-2004公路工程基樁動測技術規(guī)程;2)JGJ 79-2002建筑地基處理技術規(guī)范;3)設計文件、地質(zhì)報告及建設單位具體要求。

3 檢測內(nèi)容

1)對該拱涵工程的CFG樁進行三組單樁復合地基靜載荷試驗，以檢驗其復合地基承載力特征值是否達到設計要求。2)對該拱涵CFG樁總數(shù)5%的樁，即29根樁進行低應變動力檢測，以檢驗CFG樁的樁身結構完整性。

4 復合地基承載力評價

1)試驗目的:采用接近于豎向抗壓樁的復合地基實際工作條件的試驗方法，確定單根樁復合地基承載力特征值，以檢驗其是否滿足設計要求。

2)加載、試驗裝置:承壓板為1．5 m×1．5 m的方形鋼板。加荷裝置采用荷載鋼平臺架，重物荷載源，采用油壓千斤頂加荷。采用四個百分表進行沉降的測定。承壓板高程應與基礎底面設計高程相同，壓板下宜設中粗砂找平層。

3)加載方式:選用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法(常規(guī)慢速荷載法)，分級加荷按等荷載增量均衡施加，荷載增量取設計復合地基承載力特征值的兩倍的總加荷量的1/10。每施加一級荷載，在加荷開始后各讀記壓板沉降一次，以后每隔30 mm觀測一次承壓板沉降，當1 h內(nèi)沉降差不超過0．1 mm，即可加下一級荷載。當符合下列試驗終止條件后，可分級卸載，每級卸載量為加載量的兩倍。

4)試驗終止條件:當出現(xiàn)下列情況之一時，可終止試驗:a．沉降急劇增加，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起;b．累計的沉降量已大于壓板寬的6%，即90 mm;c．總加載量已大于設計要求壓力值的兩倍。

5)荷載試驗成果分析:按設計要求復合地基承載特征值為300 kPa，故試驗荷載終值以600 kPa控制。3組復合地基試樁每級荷載下的沉降及穩(wěn)定時間分別見表1，表2。

表2 J3號復合地基靜載荷載試驗結果匯總表

表3 3組復合地基靜載試驗數(shù)據(jù)分析表

由3組單樁復合地基靜載荷載試驗曲線分析，3組試驗的P—S曲線基本上屬緩變型，可由相對沉降量來確定復合地基承載力特征值。由表3可以看出，3組樁的單樁復合地基承載力特征值均滿足《建筑地基處理技術規(guī)范》要求。因此，復合地基承載力特征值可按300 kPa考慮，滿足設計要求。

5 低應變動力檢測

5．1 檢測原理

低應變反射波法測試就是利用自由落錘(或力棒)在樁頭施加一小沖擊擾動力F(t)，激發(fā)一應力波沿樁身傳播，然后利用速度檢波器或加速度傳感器接收由初始信號和由樁身缺陷或樁底產(chǎn)生的反射信號組合的時程曲線(或稱為波形)，最后利用信號采集分析儀對所記錄的帶有樁身質(zhì)量信息的波形進行處理和分析，并結合有關地質(zhì)資料和施工記錄作出對樁身完整性的判斷。

設樁身某段一分析單元，其樁身介質(zhì)密度、彈性波波速、截面面積分別用P，C，A表示，責令Z=PCA，并稱為廣義波阻抗。當樁身的幾何尺寸或材料的物理性質(zhì)發(fā)生變化時，則相應的P，C，A發(fā)生變化，其變化發(fā)生處稱為波阻抗界面。當激發(fā)一維平面應力波沿樁身傳播，到達一與傳播方向垂直的波阻抗界面時，根據(jù)應力波理論，將產(chǎn)生反射波及透射波。反射波法就是利用樁身不同狀況下(如縮徑、夾泥、離析、斷裂、擴徑)應力波速度量的反射、透射與入射的相位關系及幅值來作分析。

5．2 現(xiàn)場檢測技術

1)根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的激振設備、傳感器，檢查測試系統(tǒng)各部分之間連接是否正常。

2)樁頂應鑿至新鮮的混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。

3)傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮泥等耦合劑，粘結應牢固，并且與樁頂面垂直。傳感器宜安裝在距樁中心1/2～2/3半徑處。

4)短樁或淺部缺陷樁的檢測宜采用輕錘短脈沖激振，長樁、大直徑樁或深部缺陷樁的檢測宜采用重錘寬脈沖激振。

5)采用力棒激振時，應自由下落;采用力錘敲擊時，應使其作用力方向與樁頂面垂直。

5．3 完整性分類及判斷標準

Ⅰ類樁:樁身完整，可正常使用。樁端反射較明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍。Ⅱ類樁:樁身基本完整，有輕度缺陷，不影響正常使用。樁端反射較明顯，但有局部缺陷所產(chǎn)生的反射信號，混凝土波速處于正常范圍。Ⅲ類樁:樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有影響。樁端反射不明顯，可見缺陷二次反射波信號，或有樁端反射但波速明顯偏低。Ⅳ類樁:樁身有嚴重缺陷，對樁身結構承載力有嚴重影響。無樁端反射信號，可見因缺陷引起的多次強反射信號，或按平均波速計算的樁長明顯短于設計樁長。

6 檢測結果

各樁檢測結果見表4。

表4 低應變反射波法測試結果匯總

7 檢測結論

1)馬巴公路K1+891．5拱涵工程，根據(jù)單根樁復合地基靜載荷試驗結果，本次CFG樁復合地基承載力特征值為300 kPa，滿足設計要求;

2)CFG樁低應變樁身完整性檢測，共檢測29根樁。Ⅰ類樁21根，Ⅱ類樁8根。

8 結語

CFG樁作為一種介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型，其主要作用是改善不良地質(zhì)為復合地基，同時提高地基的承載能力。低應變反射波法對CFG樁的檢測，通過這次實踐中的應用和檢驗，為施工單位保證隱蔽工程的施工質(zhì)量提供了技術保障。