承臺-基樁低應變法實測曲線分析

楊曉娟 （合肥市建設工程監測中心有限責任公司，安徽 合肥 230001）

0 引言

低應變法檢測基樁完整性，因其快速、便捷和經濟等特點，在基礎檢測過程中廣泛應用，應用范圍不僅僅包括工業與民用建筑、道路橋梁、港口碼頭等工程的樁基基礎，還應用于輸變電路鐵塔等樁基基礎。

低應變法檢測基樁完整性時，其測試原理：在樁身頂部進行豎向激振，樁的質點受迫振動產生沿樁身向下傳播的應力波，當樁身存在明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁和嚴重離析等部位）或樁身截面面積變化部位，應力波就會發生反射。利用基樁檢測系統將這些包含有樁身質量信息的反射信號接收，通過對反射波的波形、振幅、頻譜和相位的綜合分析，從而判斷被測樁的樁身結構完整性，對樁身存在缺陷的部位和相對程度作出判斷[1-2]。

目前，國內外對承臺-基樁低應變法檢測的研究有了較豐碩的成果。文獻[3-4]對應力波在平臺-基樁系統傳播進行了試驗研究和數值分析模擬研究，文獻 [5]建立了存在上部結構的群樁模型，在承臺不同位置激振，樁身不同位置拾振，用有限元分析軟件進行了數值分析研究，文獻[6]通過交錯網格差分法開展了三維樁土條件下承臺-樁低應變動測研究。本文通過對安九鐵路（安徽段）電力遷改工程某線承臺-基樁的低應變法實測曲線對比分析，確定承臺-基樁最優低應變法檢測方案。

1 工程概況

安九高鐵自新安慶西站引出，終點為九江市廬山站，正線全長170km，是北京—合肥—安慶—南昌—深圳南北快速客運通道的重要組成部分，已被列入國家“十二五”規劃。安九鐵路（安徽段）電力遷改工程某線位于安徽省懷寧縣，本工程由安徽宏源電力設計咨詢有限責任公司勘察和設計，安徽津利電力發展有限公司施工，安徽新能電力工程監理咨詢有限公司監理。

檢測樁測試概況 表1

2 工程地質情況

根據勘察單位提供的勘察報告，結合該場地鉆探和測試資料，場地地基土構成層序自上而下分別為：

第①層--雜填土（Q4ml）：棕色～黑色～棕黃色，該層主要由砂土、粘土、風化石顆粒等堆填，其間夾雜塊石、礫石，松散，濕。回填時間短，具高等壓縮性，承載力低，成層分布，層厚0.2m～1.2m。

第②層—全風化花崗巖：棕黃色～褐黃色～粉白色，巖體風化成碎塊狀、顆粒狀，夾有少量粘土礦物如矸石，芯手可折碎。結構基本破壞，但尚可辨認，有殘余結構強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進。實測圓錐動探試驗擊數N63.5=12～16擊，承載力特征值fak=320kPa。壓縮模量Es=21MPa。結構密實，具有低等壓縮性，承載力高。成層分布，層厚為13.2m～16.6m。

第③層—強風化花崗巖：黃色～棕黃色～麻白色，偶見褐紅色，局部孔位見矸石，結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙很發育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不宜鉆進。結構密實，具低壓縮性，承載力高。實測重型圓錐動探試驗擊數 N63.5=25～31擊，承載力特征值fak=450kPa，壓縮模量Es=25MPa。成層分布，此層未揭穿，最大揭露厚度為8.2m。

3 檢測設備及方法

本次測試采用的儀器設備為武漢巖海工程技術開發公司研制的RS-1616K（S）型基樁檢測儀（編號：KS130104A），使用的傳感器是朗斯測試技術有限公司生產的LC0154TA型內裝IC壓電加速度傳感器（編號：SN-Z471）。

4 數據采集

選取該工程A#承臺-樁進行低應變法檢測，承臺尺寸3.2m×3.2m×1m（長×寬×高），樁徑1200mm，樁長8m，樁身混凝土設計強度等級為C30。如圖1所示，在承臺頂部3個位置分別布置傳感器，利用黃油做耦合劑，傳感器安裝與承臺頂面垂直。承臺中心（即基樁中心）處用尼龍錘敲擊，每個檢測點記錄3～5個有效信號。

5 完整性評判標準

文獻[7]依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2014），樁身完整性類別應結合缺陷出現的深度、測試信號衰減特性以及設計樁型、成樁工藝、地基條件、施工情況，按表2所列實測時域或幅頻信號特征進行綜合分析判定。

6 數據分析

根據以上低應變法獲得的檢測數據信號，使用低應變分析程序進行分析，可以得到3條不同位置的樁頂振動速度時域曲線，3條曲線均可以觀察到不同程度的承臺反射、面波反射和樁底反射。再用有限元分析軟件進行數值分析研究，可以得到在承臺中心激振，不同位置拾振點的樁頂振動速度時域曲線對比（3條曲線對比圖如圖2所示）。通過圖2可以看出，在入射波后出現明顯的承臺反射和面波干擾信號，當激振點在承臺中心位置時，傳感器放置于承臺上對應樁邊緣處承臺反射和面波干擾較小，樁底反射位置清晰。

樁身完整性評定 表2

圖1 A#樁激振點、拾振點位置示意圖

圖2 不同拾振點樁頂振動速度時域曲線對比

7 結語

通過承臺-基樁的低應變法實測曲線分析，得出以下幾點結論：

①低應變時域曲線上在入射波后出現明顯的承臺反射和面波干擾信號，在實際檢測工程中，勿將此反射信號當作缺陷反射而對該樁的完整性作出誤判；

②激振點在承臺上樁中心位置，傳感器放置于承臺上對應樁邊緣處采集信號相對較好；

③本文只分析了一種承臺尺寸下的承臺-基樁低應變測試曲線，對于不同尺寸的承臺-基樁還需作進一步分析研究。