地質條件對低應變法檢測的影響分析

陳昊海

(福建省建筑科學研究院　福建省綠色建筑技術重點實驗室　福建福州　350025)

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地質條件對低應變法檢測的影響分析

陳昊海

(福建省建筑科學研究院福建省綠色建筑技術重點實驗室福建福州350025)

樁基低應變法檢測，以其特有的優勢在工程中得到了廣泛的應用。結合實例案例分析了土阻力變化、軟硬土層交界面、持力層嵌巖情況等影響因素對低應變法檢測曲線的影響，并基此提出了低應變法采用曲線結合地質條件綜合分析的建議。

低應變法；地質條件；基樁

0　引言

低應變法檢測由于速度快、費用低和檢測覆蓋面廣，可以快速得出樁基礎中基樁施工質量的評估結論，目前在我國已成為規范要求必須進行檢測的方法。但是低應變法在實際檢測中常受到諸如地質條件、施工工藝等因素的干擾，導致在進行數據和曲線分析時常常出現誤判[1]。本文就日常檢測中積累的一些工程實例進行總結，分析地質條件對低應變法檢測結論的影響。

1　樁周土阻力對波形影響

基樁周圍土體，受樁土相互作用的影響，應力波在土體中向下傳播的過程中不斷衰減，其衰減程度與樁身周邊土體性質有關[2]，具體表現為：

(1)導致應力波迅速衰減，使有效測試深度減小；

(2)影響缺陷反射幅值，造成利用幅值進行缺陷定量分析誤差加大；

(3)在軟硬土層交界面附近產生反射土阻力波，干擾樁身反射信號。例如，若樁周土某一段為軟弱土層，其上下層土質均較硬，則會產生類似縮頸的假缺陷。因此，場地土層條件對應力波的影響很大，在軟硬土的交界面處易出現波形振蕩，與缺陷的反射混淆。

工程實例1：某工程沖孔灌注樁，樁徑900mm，樁身混凝土強度等級C30，樁長14m。地層狀況在0m～5m為細砂，5m～6m為淤泥質土(流塑)，6m～10m為可塑粉質粘土，實測速度曲線如圖1。

從圖1中可以看出，除了入射波和樁底反射波外，在細砂和可塑粉質粘土范圍內，速度曲線稍向下漂移為正常曲線，距樁頂5m～6m附近，即細砂與淤泥質土交界處，出現類似縮頸的曲線。但是經過現場土方開挖驗證，樁身完好沒有出現縮徑。

經分析，出現這種現象的原因，是由于土阻力的變化造成的。在砂土層中，樁周土體阻抗大，應力波的衰減快；在淤泥土層中，樁周土體阻抗小，應力波的衰減慢，造成了類似縮頸的假缺陷。

工程實例2：某工程沖孔灌注樁，樁徑1 000mm，樁身混凝土強度等級C25，樁長14m。地層狀況在0～5m為軟塑淤泥質土，5m～6m為砂礫石層，下部為軟塑淤泥質土，實測速度曲線如圖2。

從圖2中可以看出，5m～6m處曲線有明顯的反向波形，根據波形曲線可判定該樁5m～6m處存在擴徑。但根據施工記錄顯示該樁的充盈系數正常，開挖驗證后顯示，該樁不存在擴徑。經分析，該樁在砂礫石層中阻抗增大，造成了擴徑的假象。

2　軟硬土層交界對波形影響

工程實例3：某工程采用1 000mm直徑灌注樁，樁長19.6 m。該工程地質情況較差， 從上至下：0m～2m為雜填土，8m～12m為淤泥及淤泥質土，12m～16m為砂層，其下為強風化花崗巖，其中一根樁動測波形見圖3。憑波形可判斷8m～12m存在縮徑現象，缺陷曲線未出現重復反射，且樁底反射明顯，根據經驗，一般可判別為Ⅱ類樁。

但考慮到場地實際土質條件，憑借經驗，在淤泥質土和砂層的軟硬交界面處，灌注樁易出現缺陷，故該樁的實際缺陷可能比曲線反映出的情況更為嚴重。于是對該樁進行取芯試驗以驗證，發現9m～12m附近樁身夾泥，為嚴重樁身缺陷。

經分析，8m～12m附近為淤泥土和砂層的交界處，由于硬土里拔管要克服較大的摩阻力， 一旦導管拔出進入軟土層，土體摩阻力會突然減小。施工時若控制不當，導管拔管速度突然加速，造成軟、硬土層交界處樁身出現嚴重縮徑，甚至斷樁。所以，在檢測人員對曲線進行判斷時，在軟、硬土層交界面附近反映出的缺陷需要格外重視。

3　嵌巖樁持力層對波形影響

分析嵌巖樁的檢測信號，首先要積累檢測經驗，注重收集相關檢測數據，明確所測樁的工藝、地質特性、樁身混凝土強度、樁身入巖深度，再根據嵌巖樁檢測曲線的特征，正確辨認嵌巖樁的入巖程度，才能對嵌巖樁測試曲線做出正確的分析和判斷。

對于嵌巖樁，普遍認為樁底持力層的基巖作為樁端的固定端，應力波在到達樁底后產生的反射波應符合n<1時在樁中傳播的特征(n為波阻抗比)。在《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)中也規定[3]：當樁底時域反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同向時，應采取其他方法核驗樁端嵌巖情況。

但實際上，嵌巖樁的樁底反射信號對不同施工工藝的樁是不同的，一般來說，對于沒用泥漿護壁或干作業的嵌巖樁，由于澆灌的混凝土從進入持力層開始就與巖石結合成一體，這樣當應力波到達嵌巖面時就產生一個與錘擊脈沖相反的反射信號(一般進入巖石是從強風化到中風化再到弱風化)，真正的樁底信號很難測到。

對于采用機械成孔且有泥漿護壁的嵌巖樁，由于樁側有泥漿的原因，混凝土很難與基巖結合成為一體，測得的樁底信號跟樁底形成的沉渣有直接的關系，對信號仔細分析可定性判斷沉渣情況：

(1)樁底反射曲線是單一的與錘擊脈沖相反的信號，則表明該樁樁底直接接觸持力層基巖；

(2)樁底反射信號先出現與錘擊脈沖同向的信號，接著出現一個反向的信號，則是應力波先在沉渣界面反射了同向的信號，再穿過沉渣面到達基巖面并反射反向的信號， 這種情況表明沉渣面厚度較薄，應力波還沒有被沉渣阻隔并繼續向下傳到基巖層并反射信號回樁頂；

(3)樁底反射信號為單一的與錘擊脈沖同向的信號，這表明該樁樁底沉渣過厚，應力波在到達樁底后被沉渣所阻隔沒有傳達樁底基巖。

工程實例4：某工程采用1 000mm直徑灌注樁，持力層為中風化花崗巖，某工程樁樁長22.0m。經鉆芯法檢測發現其樁底沉渣厚度不合格，達60mm，該樁低應變法曲線如圖4所示，圖中22.0m處為該樁樁底反射信號，與錘擊脈沖相反，驗證了該樁樁底沉渣的結論。

后該工程樁經沉渣清洗并注漿， 從圖5復測的低應變法曲線中明顯可以看到樁底只有單純的基巖反射信號。說明該樁經工程處理后注漿形成的樁底已與基巖較好的結合，處理效果較好，達到驗收標準[4]。

4　結論

由于地質條件對檢測結果的影響較大，檢測人員應認真研究工程地質報告，分析場地條件的影響及缺陷可能出現的類型和位置，對低應變法的各種影響因

素有透徹的了解，注意對各樁型的質量薄弱環節進行檢測和核查。

(1)樁周土阻力對實測反射波產生較大影響。當樁身從軟土層進入堅硬土層時，樁身阻抗增大，實測曲線向下漂移，在土層交界處與入射波反相，造成假擴徑現象；反之，當樁身從堅硬土層進入軟土層時，由于樁身阻抗減小，實測曲線向上漂移，在交界處與入射波同相，造成假縮徑現象。

(2)在灌注樁成樁時，在軟硬土層的交界面處很容易產生樁身質量缺陷，如斷樁、縮徑等， 而同時在軟硬土層交界附近又容易產生土阻力反射波，與樁身缺陷反射波容易混淆，造成誤判。

(3)嵌巖樁的樁底沉渣厚度不同，在低應變法檢測信號中可以有不同的曲線特征，根據不同特性的曲線可定性地判定樁底沉渣情況。

在實際工作中，應認真研究地勘報告并分析地質條件對檢測結果的影響，不能單純依據波形下結論，一定要結合現場條件進行分析，分析不利地質條件處可能存在的樁身缺陷，避免誤判或輕判。

[1]張麗娟， 韓江．地質條件與施工工藝對基樁低應變時域反射波形的影響分析[J]．土工基礎，2005，12．

[2]楊光輝，李武強．施工及地質條件對樁基低應變動力反射波曲線的影響[J]．煤田地質與勘探，2003，4．

[3]JGJ 106-2014 建筑基樁檢測技術規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，1995．

[4]GB50202-2002 建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，2002．

Influence of geological conditions on the Low-strain integrity test

CHENHaohai

(Fujian Academy of Building Research，Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

Low-strain integrity test of piles has been widely used in construction. Discussed the influence of several different geological conditions on the low-strain integrity test waves, such as soil resistance variation、hard and soft soil layer interface、bearing layer. And suggest that low-strain integrity test analysis should combine the curves and geological conditions.

Low-strain integrity test; Geological conditions; Piles

陳昊海(1983.10-),男,工程師。

E-mail:247226031@qq.com

2016-03-23

TU473.1+6

A

1004-6135(2016)07-0059-03