桩基低应变检测实际中的应用

桩基低应变检测实际中的应用

关杰

齐齐哈尔市建设工程质量检测中心黑龙江省齐齐哈尔市161000

摘要：随着桩基低应变动力检测要求的不断提高，研究其中的存在问题与建议凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了桩基础问题。在探讨对桩基低应变动力检测技术进行详细介绍，及其检测技术存在问题的同时，提出了提高桩基低应变动力检测技术的有关方法。

关键词：桩基；低应变；动力；检测；问题；建议

低应变反射波法应用在混凝土灌注桩的桩身完整性的检测判定上，给桩基(隐蔽工程)施工的质量监控带来了极大的方便，既经济又实用。但由于该方法的理论模型建立、判定依据以及工程实际等诸多因素的影响，它存在着一定的局限性和判定误区，往往给检测人员在判定桩身完整性时造成结论与实际不符，甚至给工程安全留下隐患。

目前对桩基完整性质量检测尚无明确定义,近年来不少专家提出了桩基完整性类别的划分方法,即把桩基划分为Ⅰ类桩、Ⅱ类桩和Ⅲ类桩。这种划分其实也没有统一的定量标准。桩身低应变检测只是检测桩身材料、尺寸等方面的质量问题,而这种划分或多或少地依赖于承载力的达标与否。但是为了检测中有一个明确的结论,必须对桩基的完整性做出判定,这也是进行桩基低应变检测的目的所在。为了增强对缺陷判定的准确性,检测人员应加强实践,通过对标准桩以及各种缺陷桩的反复检测,掌握不同缺陷以及不同程度缺陷在波形图上表现的细微差异,从而使自己的判定结果客观而公证。

一、目前检测存在的问题

1、多次变径多次反射互相干扰

低应变反射波法检测桩基完整性，对直孔桩来讲就比较简单清晰，根据反射信号的时间、幅度和相位即可判断缺陷的位置和程度，而且判断效果比较好，而对于在施工中出现异常的桩，它的实际形态可能是正常、扩径互层，而下部的正常桩径相对于上部的扩径来讲，就表现为相对的缩径，对这类桩的检测相对来讲就困难的多，第一次扩径由于距离桩头近，反射能量直达桩头上安装的传感器，产生强烈的一次反向反射，二次同向反射和三次反向反射，它往往屏蔽甚至淹没了第二次，第三次扩径所产生的反射信号，因此第一次的扩径的多次反射是一个重要的干扰源。

2、低应变反射波法不是精确测试

低应变反射波法由于采用尼龙力棒产生激振，其冲击脉冲频率低，频带窄，高频分量不足，识别缺陷分辨率较低。低应变反射波法检测缺陷位置的原理是准确测出反射回波时间来确定其位置，由于低应变应力波速不是常数，它与混凝土的强度、骨料等有关，而且混凝土是非均质材料，应力波在不同密度的材料中传播速度不同，因此在确定缺陷位置时，实际上是一个包括二个未知数的方程，而实际工作中我们是假设一定的波速来确定位置，因此这种检测方法只是比较粗糙的识别。

3、数值积分导致消息损失

在实际检测过程中，加速度计采集的信号用离散函数的数值积分求解。在积分过程中，它滤除了加速计曲线中的部分高频信息，提升了信号的低频分量幅度，增强了桩深部缺陷反射信号幅度，变的比较容易识别桩低反射信号，同时降低了识别精度，尤其是上部缺陷的漏判。

二、地质条件对检测结果的影响

对于基桩的理论假设是建立在一维波动理论上来描述杆的波动问题的．这种理论假设只是在特定边界条件下的假设，在实际基桩测试过程中，由于复杂的地质条件、施工方法和技术，这种假设有时并不能得到完全满足，应在检测过程中予以注意。虽然低应变冲击能量小，所激发桩周土阻力很小，但桩周土阻力对应力波传播的影响非常大。不同地质条件，在基桩检测中均会对检测结果产生不同的影响和干扰。根据反射波法理论，这种干扰的大小主要取决于基桩本身和围岩的波阻抗差异。根据桩身和围岩波阻抗差异，对围岩与基桩的关系进行分析：

(1)桩周及桩底为同一地层或波阻抗差异较小的交互地层时，满足一维波动理论的假设条件。检测曲线异常则由基桩本身的缺陷所致。

(2)桩周地层为波阻抗差异较大的交互地层时，由于地层界面处波的反射可能引起曲线异常，所以，对检测曲线异常的解释就存在多解性，即可能是由于基桩本身的缺陷所致，也可能是由于基桩周围的地层变化所致。此时应注意在排除地层产生异常的可能性后，进一步确定基桩本身是否存在缺陷．当基桩测试的波形出现异常时，要准确判断异常是由基桩的缺陷引起还是地层变化所引起。单纯从波形上分析解释比较困难，可将同一场地、同一桩型被测桩的结果比较分析，即借助于有关的地质资料和检测波形进行综合分析研究，方可得到准确的判断结果。

(3)当桩尖坐落在土壤、沙层和黏土等波阻抗比较小的地层上时(摩擦桩)，桩体混凝土和持力层的波阻抗差异较大，桩身波阻抗大于桩底波阻抗，此时桩底反射信号明显。

(4)当桩尖坐落在砂岩、石灰岩、变质岩等与混凝土波阻抗差异较小或接近的岩层中时，对嵌岩桩，当桩底嵌固良好时，桩底反射较明显。

(5)当桩尖坐落在花岗岩、玄武岩等与混凝土波阻抗差异较大的岩层中时，桩身波阻抗小于桩底波阻抗；对嵌岩桩，当桩底嵌固良好时，桩底反射较明显。

三、波形的判读及注意事项

(1)完整性好的基桩反射波具有波形规则、清晰，桩底反射明显，桩身混凝土平均纵波波速较高等特征。同一场地完整桩反射波形具有较好的相似性．对于“纯”缩径桩缺陷反射波与入射波同相位；对于缩径还原情况的桩，缺陷反射波由两部分组成：先有一个与入射波同相位的反射波，随后跟着一个与入射波反相位的反射波。桩身断裂时其反射波到达时问小于桩底反射波到达时间，波幅较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射．当有多处缺陷时，应力波在桩中产生多次反射和透射，将记录到多个相互干涉的反射波组，形成复杂波列。一个反射波会产生二次、甚至三次的反射，如某一根桩的阻抗于中间处发生变化(缩小)，则可得到似乎是桩底处的反射波可能是缺陷处的二次反射，此时应仔细甄别，并应结合工程地质资料、施工原始记录进行综合分析。有条件时尚可使用多种检测方法进行综合判断。

(2)波速信号的变化，可能是桩截面变化、混凝土质量或土阻力引起的，如反射波与入射波同相位可能是桩截面减少引起的，也可能是遇到软土层。如不计土阻力的变化，则桩顶处速度变化就认为是由于桩体阻抗变化引起的。由于弹性模量和密度与混凝土强度有关，很清楚阻抗决定于桩横截面和混凝土的质量。

(3)对于长度偏短的桩，检测波形的形态仍然是完整的。但有些工程由于种种原因，个别桩偏短较多，影响工程质量。实践中，查出短桩的有效方法是使用波速。影响波速的因素很多，但对于同一场地、相同混凝土配合比、相同工程地质及水文地质条件、相近的龄期，各桩的波速应是接近的，一般不会相差很大。个别波速值高出平均值很多的桩，基本上可以判断为短桩，其偏短的量可以根据场地完好桩平均波速大致判断出来。

四、提高桩基低应变动力检测技术的有关方法

桩基动测技术是结合多个学科与桩基工程实践密切结合的高新技术，对于测试技术人员不仅需要掌握动测仪器的操作，更重要的是必须具备较高的理论水平和丰富的实践经验。因此，加大对我国桩基检测人员进行统一的技术培训，培训他们掌握低应变动力检测技术的相关要领，提高他们的整体素质，通过向国外引进新型的低应变动力检测仪，通过实践教学培养技术人员的操作能力，提高他们的技术水平；另外一个方面，就要建立合理的奖惩制度，通过传统的多劳多得标准对单位贡献较大的技术人员进行奖赏，来提高他们的工作积极性，同时也来提高其他技术人员的警惕性，如果能力跟不上就会“优胜劣汰”。通过这样一种方式，就可以增强相关人员的竞争意识，通过彼此的促进，才能为检测单位灌输源源不断的技术支持。

五、桩基检测的前景

至今桩基动测技术远未成熟，随着桩基检测理论和实践的不断发展,建立桩土在动力作用下的力学机理及相关理论的，同时发展先进的测量技术和对测试信号的正确解释，桩基动测技术在工程中的应用将更加广泛。

深基坑支护桩的检测，目前国内尚无明确规定。对于桩身质量可用动测法检测，对于其横向承载力没有可行的检测方法。用动测法测定支护桩的横向承载力是值得研究的课题。研制和改进孔底沉渣测定仪，控制和检测灌注桩孔壁泥皮厚度的设备，对提高施工阶段的检测水平具有重要意义。

六、结束语

通过对桩基低应变动力检测存在问题与建议的相关研究，我们可以发现，在当前各种条件下，桩基低应变动力检测中所存在的问题是多方面的，有关人员应该从其客观实际要求出发，研究制定最为符合实际的问题解决实施策略。

参考文献：

[1]高大钊.岩土工程的回顾与前瞻[J].北京:人民交通出版社.2010

[2]徐彼在.桩的动测新技术[J].北京:中国建筑工业出版社.2012

[3]李忠岐.桩基动测技术应用综述[J].西部探矿工程.2013