中山市检通建设工程质量检测有限公司 广东中山 528400
摘要：低应变反射波法作为一种桩身结构完整性检测的基桩动测法，具有操作简便、成本低廉、检测结果准确可靠等优点，在我国被广泛应用于工程实践中。本文结合工程实例，对低应变反射法检测基桩完整性的理论进行了介绍，并对检测实例进行了分析，介绍了具有质量缺陷基桩的加固措施，旨在为类似工程提供参考借鉴。
关键词：低应变反射法；基桩检测；加固措施
随着我国社会经济的快速发展及工程技术的不断改进，建筑行业取得了巨大的进步，人们对建筑工程的质量要求也日益提高。在建筑工程中，基桩工程作为隐蔽工程，其施工难度大，技术要求高，且基桩的质量好坏直接影响到建筑物的稳定性。因此，对基桩的检测工作具有不可或缺的作用。如何准确检测基桩的完整性，并对基桩存在的质量缺陷进行处理是当前建筑行业面临的重大课题。
1 工程概况
本建筑工程面积为21706m2，层高4.0m，主要用作汽车库及设备用房，为单层地下建筑。地下汽车库底板板面标高为－5.500m，顶板板面标高为－1.500m，上覆1.2m厚种植土。
采用全现浇钢筋混凝土框架结构，柱下独立承台，桩型选用Φ700泥浆护壁钻孔灌注桩。桩编号为ZKZ－D700－70.0－35.0（A2）－35.0（S154）－C25，桩身上部35m配10Φ16，下部35m配6Φ16，Φ8@250，设计有效桩长70m。单桩竖向抗压承载力特征值Ra=1600kN，单桩竖向抗拔承载力特征值R'a=400kN。桩端进入持力层（④3号圆砾层）深度≥1.5m，施工时以桩长控制为主，总桩数为609根。地基自上而下分布见表1。
本场地地形较平坦，勘察期间测得钻孔内地下水初见水位在地表以下0.90～1.30m，稳定水位在地表以下0.30～0.80m，本地区地下水水位常年变幅较小，一般小于2.0m，地下室抗浮设计水位取为设计室外地坪标高。
2012年9月29日开始打工程桩试桩，试桩时采用正循环钻进成孔，反循环清孔。选用膨润土制备泥浆，泥浆相对密度为1.15。孔口设置6mm厚、1.50m高钢板护筒，护筒内径为800mm。当根据地质报告勘探剖面明确钻头进入④3号圆砾层后，继续下钻，直到确保钻头进入持力层深度≥1.5m；并记录最后300mm的钻进深度中，每钻进100mm所需时间，以此作为施工时贯入度控制参考标准。钢筋笼吊装完毕后，安置导管二次清孔。待各项指标检查合格后，立即浇灌桩身商品混凝土。桩身商品混凝土坍落度约为240mm，充盈系数为1.20。上述参数均作为施工时控制标准，试桩情况良好。
2013年11月采用堆载法进行基桩静载荷试验，桩身承载力符合规范及设计要求。2013年12月4日进行局部基坑验槽。2014年3月分批进行桩位偏差验收，施工单位提供了桩位偏差记录数据和基桩低应变检测简报。低应变检测采用反射波法，设备为某研究所制造的FDP204PDA掌上动测仪，传感器为加速度传感器。从各批次低应变检测简报的结论来看，所有工程桩均为Ⅰ类或Ⅱ类桩，符合规范及设计要求，结论显示桩基工程施工质量非常完美。
3 理论简述
根据一维弹性杆的波动理论，杆件的阻抗变化与杆件的截面尺寸、质量密度、弹性模量等因素或某一因素变化有关。阻抗变化处的力（F）、速度（V）幅值与阻抗差值成正比，即杆件阻抗变化越大，反射波的信号就越强。示意简图见图1（角标I、R、T分别示意入射、反射和透射）。
根据文献介绍，采用特征线波动方程分析计算软件，同时考虑土的阻尼和弹性阶段土的阻力共同作用，计算一些比较典型的实例，得出的波形见图2。
通常讲，桩身完整性缺陷有位置、类型和程度三个指标，而缺陷程度对桩身完整性分类是最重要的。低应变动测法不能判断桩身缺陷的具体类型，也不能对桩身缺陷程度作出准确的定量判断；但是，该方法能对桩身缺陷程度作出基本的定性判断（如判断缺陷程度为轻微、中等或严重），具有较高的可信度和参考价值。
4 工程实例分析
基于上述理论，笔者仔细查阅了基桩低应变检测简报，发现有一部分被判定为Ⅱ类桩的桩身低应变实测信号曲线与《建筑基桩检测技术规范（JGJ106—2014）》提供的完整桩典型时域信号特征曲线有较大区别。考虑到桩顶以下3.0m范围内的桩侧土体便于人工开挖验证，笔者挑选出低应变实测信号曲线上（2L/c时刻之前）反射波信号比较强的dxs－25#工程桩，初步判定该桩的桩身距离桩顶以下3.0m范围内可能有较大缺陷。具体分析过程如下：
dxs－25#桩初始低应变实测信号曲线见图4。笔者就该条信号曲线提出两点疑问：（1）dxs－25#桩的实测信号曲线没有反映桩底反射波，但检测报告中只字未提；（2）dxs－25#桩在距离桩顶约2.1、6.7、16.0m（图4中较长虚线所示）部位，存在三处较强的与入射波同相位的反射波。说明在上述部位，桩身混凝土离析情况可能比较严重，甚至已经产生了较大的水平裂缝。这些缺陷会较大程度地削弱桩身抗压，特别是抗拔承载力，建议加固处理。而检测报告中仅描述为“dxs－25#桩在距离桩顶约2.1m处有轻微缺陷”，将这根桩判定为Ⅱ类桩，很可能漏判该桩为Ⅲ类桩。
针对笔者提出的疑问，责任主体单位于2014年3月底在现场召开了协调论证会。
针对笔者提出的第一点疑问，大家基本上达成了共识。因为对于处在软土地区的长桩，由于桩周土和桩身阻抗的变化以及检测设备激振能量损耗等原因，低应变实测信号曲线基本上不能反映桩底反射波。但是对于第二点疑问及建议，施工单位有较大的抵触情绪。他们认为不同检测设备之间的差别以及检测设备本身的系统误差，可能造成上述假象；但是，桩身质量是较好的，故不愿意对Ⅱ类桩进行加固处理。为了做到对症下药，以理服人，笔者提出根据现场施工条件的便利程度，由施工单位分别采用二次低应变复测、上部桩侧土体开挖、上部桩身钻芯取样三种方式，对dxs－25#桩进行验证。
dxs－25#桩二次低应变复测桩身信号曲线见图5。
现场开挖后显示，dxs－25#桩顶附近混凝土明显离析，采用ZC3－A数显回弹仪测得桩侧混凝土强度仅为C13～C19（仅作为现场参考，未出具正式报告）。混凝土表面多处疏松、蜂窝、麻面。桩身水平箍筋断裂，纵向钢筋笼严重偏位。部分纵向钢筋保护层厚度已接近于零，而部分纵向钢筋保护层厚度已大于250mm。开挖情况与笔者根据实测信号曲线作出的判断基本一致，桩身完整性不符合Ⅱ类桩的判定标准，建议对桩身进行加固处理。
最后对dxs－25#桩进行桩身上部浅层（≤3.0m）钻芯取样，照片见图8。
dxs－25#桩的钻芯结果（仅作为现场参考，未出具正式报告）显示，在距离桩顶约1.2～1.8m范围内桩身混凝土严重离析，局部混凝土芯样破碎，芯样破碎段长度明显小于100mm，混凝土质量疏松、胶结不良。虽然低应变检测报告描述的桩身缺陷部位桩顶以下2.1～2.4m）与现场钻芯取样结果有差别，但是在桩身缺陷程度的定性判别上，数据和实物对桩身缺陷程度的反映是基本一致的。根据《建筑基桩检测技术规范（JGJ106—2014）》的规定，该桩应至少判Ⅲ类桩。
5 加固措施
当桩身在距离桩顶3.0m范围以外存在质量缺陷时，考虑到其桩顶附近的桩身抗压承载力基本满足，而缺陷部位的桩身抗拔承载力要求已随深度增加而明显降低，为封闭桩身可能存在的裂缝，提高工程桩的耐久性，笔者建议对此类桩采取桩侧土体注浆加固的处理措施。
至此，责任主体单位均同意笔者提出的建议，对桩身质量有明显缺陷的工程桩进行加固处理。具体的加固措施如下：
（1）对距离桩顶3.0m范围以内，桩身实测信号曲线存在明显缺陷的桩（共14根，具体桩号略），桩侧土体进行人工开挖，凿除有缺陷部位的桩身混凝土，对桩身凿除区域采用C30细石混凝土补强处理；对桩侧人工开挖土体采用C25细石混凝土灌实。
（2）对距离桩顶3.0m范围以外，桩身实测信号曲线存在明显缺陷的桩（共22根，具体桩号略），首先对距离桩顶3.0m范围以内桩侧土体（桩侧外约1倍桩身直径范围）进行人工开挖，同时预埋注浆管；然后采用C25细石混凝土对桩侧人工开挖土体进行回填灌实。最后对缺陷区域桩周土（桩侧外1倍桩身直径范围，深度为实测信号曲线显示的缺陷部位上、下各2.0m）采用水泥浆注浆加固处理，每根注浆管水泥注入量约400kg。
具体的开挖灌实和注浆加固工作从2014年4月开始，到2014年7月全部结束。2014年9月18日进行第一次中间结构验收。此时地下汽车库顶板已基本完成覆土并作为施工材料堆场使用，验收情况良好。2015年5月该工程进行施工后浇带封闭施工，当时建筑物最大沉降量为6mm，最小沉降量为3mm。迄今为止，该建筑物整体沉降均匀，沉降速率基本平稳。地下汽车库使用情况良好，顶板、侧壁及底板均未出现结构性裂缝。说明桩基加固措施取得了预期的效果。
6 结语
综上所述，基桩的完整性不仅关系到建筑物的安全性能，并关系到人们的生命财产安全。因此，在基桩工程中，检测人员要对基桩的完整性进行检测，认真分析数据结果，保证基桩检测结果的准确可靠；同时对于基桩工程中存在的质量缺陷，要及时采取措施进行处理，从而保证基桩工程的质量，保障建筑物的安全、稳定运行。
参考文献：
[1]李尧.桥梁基桩检测中超声波法和低应变法的应用对照分析[J].四川水泥.2015（08）
[2]古俊增，张贵秀.低应变法在桩身完整性检测中的应用实例解析[J].广东交通职业技术学院学报.2014（03）
论文作者:何伟军
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/7
标签：缺陷论文; 应变论文; 混凝土论文; 工程论文; 信号论文; 曲线论文; 反射论文; 《基层建设》2016年7期论文;