低應(yīng)變檢測判別復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁技術(shù)探究

田曉艷，劉靜

（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西　西安　710065）

低應(yīng)變檢測判別復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁技術(shù)探究

田曉艷，劉靜

（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西西安710065）

低應(yīng)變法是樁基質(zhì)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(xiàng)等，并結(jié)合工程實(shí)例分析了應(yīng)用該方法對復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁的完整性進(jìn)行檢測判別，所得結(jié)論可供工程參考。

低應(yīng)變法；樁基質(zhì)量檢測；復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁

1　復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁的檢測技術(shù)

隨著我國基本建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，樁基工程由于其具有許多獨(dú)特的功能而得到廣泛應(yīng)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(dāng)采用直徑較小的樁時(shí)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(dāng)采用較大直徑樁又會因?yàn)樵黾訕渡砘炷劣昧壳乙驑毒嘣龃螅信_相應(yīng)擴(kuò)大而使工程造價(jià)提高，因而近年發(fā)展起來的一種具有特色施工工藝的樁型即復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁，且在濕餡性黃土地區(qū)地基處理中得到應(yīng)用。

復(fù)合載體夯擴(kuò)灌注樁是由復(fù)合載體和混凝土樁身組成，復(fù)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(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土，用錘反復(fù)夯實(shí)、擠密，致使樁端出現(xiàn)擴(kuò)大頭，形成復(fù)合載體，最后放置鋼筋籠，灌筑混凝土成樁。該樁具有技術(shù)可靠、工藝科學(xué)、單樁承載力高、施工速度快、施工周期短、干作業(yè)、無泥漿、工程造價(jià)低、可以利用建筑垃圾等優(yōu)點(diǎn)［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(zhì)量進(jìn)行檢測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施防止工程事故的發(fā)生，加之近年來各種含有專利技術(shù)的灌注樁的采用對成樁質(zhì)量的可靠性提出了更高的要求，從而使樁基檢測技術(shù)變得十分重要。工程樁必須進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢驗(yàn)，樁身完整性抽樣檢驗(yàn)方法有鉆心法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法［2］。低應(yīng)變法現(xiàn)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(zhì)量的一種半直接檢測法，與其它測試方法相比，速度快、費(fèi)用低和檢測覆蓋面廣等特點(diǎn)，已成為樁身施工質(zhì)量檢測中常用的方法，該方法包括反射波法、機(jī)械阻抗法、水電效應(yīng)法等等，其中反射波法物理概念明確、設(shè)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(yīng)變法的檢測原理

2.1低應(yīng)變檢測基本原理

低應(yīng)變法的理論基礎(chǔ)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(zhì)中上端自由、下端彈性聯(lián)結(jié)的一維彈性桿件，當(dāng)在樁頂施加豎向瞬態(tài)激振力后，應(yīng)力波沿樁身向下傳播，當(dāng)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(chǎn)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(shí)域信號和頻譜特征的分析，即可對基樁質(zhì)量作出判別［4］。低應(yīng)變檢測首先最根本的是要保證檢測信號的質(zhì)量，這是對樁身質(zhì)量作出判別的依據(jù)。一般地，對于短樁，用手錘輕擊即可產(chǎn)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(chǎn)生應(yīng)力波，檢測和分析應(yīng)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(yīng)變檢測條件

低應(yīng)變檢測是建立在一維桿波動理論基礎(chǔ)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(nèi)。

2.3低應(yīng)變檢測步驟

①樁頭處理：樁頭要鑿掉浮漿，露出堅(jiān)硬混凝土，表面基本平整干凈且無水，樁頭處理很關(guān)鍵，因?yàn)楸砻娴母{、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(yuǎn)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(jī)，確保各線路連接無誤，打開采樣儀和計(jì)算機(jī)，準(zhǔn)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(guān)鍵要注意排除不真實(shí)信號，做到去偽存真；分析，根據(jù)所采波形確定樁基質(zhì)量類別。

2.4低應(yīng)變法樁基檢測結(jié)果分類

通常根據(jù)檢測結(jié)果可將樁的質(zhì)量分為四類，如表1。

樁基質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)　表1

2.5低應(yīng)變檢測注意事項(xiàng)

①由于受樁型（如截面多變）、地質(zhì)條件、激振方式、樁的尺寸效應(yīng)、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(jià)整根樁的完整性，宜采用超聲波法、高應(yīng)變法或抽芯試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測，建議不采用低應(yīng)變檢測，以免做出錯誤的結(jié)論。

②低應(yīng)變法的理論基礎(chǔ)是一維線彈性桿件模型，要求應(yīng)力波在樁身中傳播時(shí)滿足平截面假定，所以設(shè)計(jì)樁身截面宜規(guī)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(xì)比、瞬態(tài)激勵脈沖有效高頻分量均應(yīng)符合要求。

③檢測結(jié)果分析判定的準(zhǔn)確性與操作人員的技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。

3　工程實(shí)例分析

3.1工程概況

工程名稱：大唐略陽發(fā)電有限責(zé)任公司同馨園住宅小區(qū)2#樓；16層；面積：8110㎡；剪力墻結(jié)構(gòu)；復(fù)合載體夯擴(kuò)混凝土灌注樁。勘探點(diǎn)地面標(biāo)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(zhì)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(biāo)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(qiáng)度等級為C25，設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓極限承載力為2000kN，采用內(nèi)外管擠土法成孔，沉管護(hù)壁，夯擴(kuò)頭控制以最后三擊貫入度不大于10cm為準(zhǔn)，自攪拌混凝土，工程樁總數(shù)149根。

3.2現(xiàn)場檢測

在樁身頂部中心位置進(jìn)行垂直激振，彈性波沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身內(nèi)存在明顯密度差異或截面積變化時(shí)，將產(chǎn)生反射波，經(jīng)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(jù)此計(jì)算樁身波速，評價(jià)樁身完整性及混凝土質(zhì)量。

樁身混凝土質(zhì)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(shí)間，計(jì)算樁身波速，并根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級與樁身波速的近似相關(guān)關(guān)系判定樁身混凝土質(zhì)量。樁完整性的判定：采用動測曲線上異常反射形態(tài)及初始相位進(jìn)行樁完整性的判別，其位置根據(jù)反射時(shí)差和樁身波速計(jì)算。

試驗(yàn)設(shè)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(tǒng)、速度測試系統(tǒng)及配套分析軟件組成。

檢測結(jié)果表明：除34#、55#、57#、116#工程樁樁身出現(xiàn)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(zhì)量較好。

［1］張會寧，楊浩軍.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)施工中若干問題探討［J］.鐵道建筑技術(shù)，2006（2）

［2］JGJ106-2003，建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)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(yīng)變法現(xiàn)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(yīng)變檢測技術(shù)判別灌注樁的完整性［J］.北方交通，2008（5）.

［6］葉漢藝.淺析低應(yīng)變法在樁基質(zhì)量檢測中的應(yīng)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(xiàng)目名稱：大型儲油罐地基處理技術(shù)研究

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