珠海市斗门区建设工程质量监督检测站
摘要：随着桩基工程在建筑工程中的广泛应用,低应变动力检测技术作为一种可靠的桩身质量无损检测技术, 由于其检测速度快, 检测成本低等因素, 正在被越来越多的工程作为首选的桩身完整性检测方法。本文根据建设工程基桩常出现的质量事故，通过典型工程应用实例，阐明低应变动测在建设工程基桩质量检测中的应用效果以及所起的重要作用。
关键词：基桩；低应变；动力检测；曲线；质量
一、工程实例
在人工挖孔桩的低应变动测过程中，通过波速圈定桩身缺陷，再通过进一步开挖鉴定来证明圈定缺陷位置的准确性。下面以二个工程中的2根桩的检测实例来具体说明。第一个工程的一根桩，设计桩长6.0 m，桩径1.0 m，设计混凝土强度C20，钢筋主筋保护层厚35 mm，桩混凝土灌注7 d进行动测，波速达3 700 m/s。根据近年来对本地区同类型混凝土（指同类型水泥、石子等材料）同龄期（7 d）进行波速研究经验，基本上在2 500-3 200 m/s范围内，而实际检测结果与上述波速差异较大，按经验波速圈定桩长大约为5.0 m左右，通过地勘报告及了解情况知道现场4.0 m以下即为非常好的砂层，量测孔深时监理人员没在现场，因此我们判断此根桩桩长不足，最后通过开挖验证此桩实际长度只有4.75 m。
第二个工程的一根桩，设计桩长6.0 m，桩径0.8 m，设计混凝土强度C20，钢筋保护层厚35 mm，桩混凝土灌注7 d进行动测，波速达4 000 m/s，与合理波速差异较大，通过了解情况得知，当时受附近稻田地浇水的影响，孔底水位变化无常，时高时低，孔底水没有采取办法处理就灌注了混凝土，但当时孔深测量是由建设、监理、施工单位共同量测的，达到了设计桩长。因此，我们判断此根桩的动测波速很可能是严重离析造成的缺陷。最后通过现场取芯验证发现孔深达到了6 m，但此桩3.6 m以上桩身芯样完好；其下部混凝土取不出完整芯样，混凝土用手就可以掰开，几乎没有强度。
二、测试方法及原理
采用低应变反射波法，即在桩顶实施锤击后，激起桩顶质点的运动，运动在混凝土桩身中传播而形成应力波，应力波在下行中，如遇到阻抗减小（缩径、离析）等，即产生上行的拉伸波，该拉伸波上行到达桩顶面时，将导致顶面质点向下的速度增加。反之，如果遇到阻抗增大（扩径等），则产生上行的压缩波，该波运行至桩顶面将导致质点向下的速度减小；应力波运行至桩底，由于阻抗剧变（一般情况是急剧变小，但对嵌岩效果很好的桩，阻抗急剧变大）而产生更为强烈的上行波，即桩底反射。所有这些信息都被安装于桩顶的加速度传感器接收，根据初始激励与桩底反射之间的时间差△t及桩长L来推求应力波在桩身混凝土介质中传播波速，C=2L/△t（在桩长未知的情况下，可由同场地的桩的平均波速来推求桩长，L=C•△t/2），根据速度曲线的上、下起伏，来判断桩身的阻抗变化，再根据波反射到达时间来推求阻抗变化的位置。
三、目前桩基工程的质量检测概况
目前，常用桩型预应力PHC管桩，桩身质量好，强度高，耐久性好，承载力高，施工方便，经济成本低。但桩身混凝土结构属脆性，容易产生裂隙，多节桩段的管桩接桩位置是质量隐患。因此，动测（包括高、低应变法）是理想方便的基桩质量检测方法。
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其一，冲（钻）孔灌注桩。由于冲（钻）孔桩桩径大，桩身长，施工过程易造成桩径变化缩径和扩径，离析，有时因施工突然停电，浇灌混凝土不连续，易造成夹泥、断桩，还有桩底清渣不干净，以至于影响桩端承载力。
其二，人工挖孔灌注桩。虽然该桩具有承载力高、工程造价低、周期短、施工方便直观、无噪声、无振动、无泥浆排放污染，不受施工场地限制施工等的优点。然而，人工挖孔灌注桩质量受到制约因素较多，如地下涌水、流砂、护壁坍塌、桩底沉渣、虚土沉积、扩大头没有扩大好等。因此，成桩之后，桩身混凝土胶结和密实性、桩身离析、夹泥、断桩、扩大头扩大程度、桩底土层硬软情况等，也是检测的主要内容。对于工程基桩质量检测，根据工程设计要求，应落实在桩的承载力指标上。但从抗震设防方面考虑，基桩承载力要求，应在落实桩身结构完整性的前提下。否则，基桩质量检测就没有意义。
四、检测中的注意事项
（一）激振问题
在基桩检测时, 激起高质量的脉冲波是提高检测质量的关键, 理论分析和多年的实践经验表明, 激振技术是反射波法完整性检测的重要环节。在检测时, 通常使用瞬态激振, 最简单的方法是用手锤或力棒激振, 其机理建立在碰撞理论上。当桩身较长或桩身混凝土连续性差时, 用铁质或木质手锤激发很难识别桩底反射信号, 其原因是铁质或木质手锤激发的信号频率较高, 在桩身中传播时衰减较快, 此时可以采用不同质量不同材质组成的力棒激振较易获得桩底反射信号。在检测时应注意,提高激振脉冲波的频率, 可以提高分辨率, 但容易衰减的高频波对长桩不易获得桩底反射, 因此只能用频率较低的脉冲波来获取桩底反射, 再用高频波来检测桩身上部的缺陷。
（二）桩头的处理
灌注桩的桩头往往有一层浮浆, 特别是人工挖孔灌注桩,由于桩头一般低于地面, 成桩后经沉淀作用, 桩身上部出现一层较厚的浮浆, 这使得在用小锤激振时能量不够集中, 发散较快, 激振的脉冲波频较低, 影测效果, 因此在检测时必须将浮浆打掉, 同时保持桩头平整。此外, 预制桩在贯入过程中桩头可能产生破损, 灌注桩在破除浮浆时也可使桩头产生破碎, 这将使弹能量快速衰减, 严重时使激发的脉冲波不规则, 严重影响检测效果, 甚至造成误判现象。因此, 我们在检测注意桩头情况。
（三）辅助资料的收集
在进行桩基检测时应该注意辅助资料的收集, 结合辅助资料来分析桩身的缺陷类型。这些辅助资料包土工程地质勘察报告、灌注桩的成孔工艺、成桩机具和工艺以及桩基施工记录等。根据这些辅助资料, 可以可能出现哪些缺陷, 甚至缺陷出现的部位。例如, 对于人工挖孔灌注桩, 不可能出现缩径, 而桩底浮渣可能类桩的主要缺陷; 对于振动沉管灌注桩, 必须注意桩身上部的缺陷, 这类桩极易出现缩径或断桩现象。在软与硬地层分界面处, 可能会形成反射波等。如果传感器靠近钢筋安装, 则钢筋会对检测波形产生影响。这些在进行桩基检测时必须注意的问题。
结束语
低应变动力检测技术作为一种成熟的桩身完整性检测方法正在被大量应用于基桩检测中,但也有其局限性,特别是对桩身浅部缺陷的检测存在盲区。这就需要我们广大检测人员认清其适用范围,提高检测水平，严格按规范进行检测。本文主要论述了基桩低应变动测在工程检测中应用的体会，希望能够对相关领域的研究人员提供借鉴意义。
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论文作者:梅思远
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/15
标签：波速论文; 桩头论文; 混凝土论文; 反射论文; 工程论文; 缺陷论文; 阻抗论文; 《基层建设》2017年第35期论文;