桩基检测中低应变检测技术的应用

桩基检测中低应变检测技术的应用

陈海涛

九方安达工程技术集团有限责任公司，湖北省 武汉市，430074

摘要：桩基工程质量是建筑工程建设中的重中之重。桩基工程将结构负荷传递至大地，保证建筑结构整体的稳定性。工程建设中桩基检测方法多种多样，根据我国建筑行业相关技术标准的规定，桩基检测方法主要有静载法、钻芯法、高应变法、低应变法等技术。相比较而言，通过静载荷试验检测承载力特征值或极限值是最复杂、最直接、更准确，但是实际工作中有时会因为工期、现场场地限制等原因放弃使用;钻芯法具有直观性，有较强的可操作性，对桩径有一定要求，但目前仅对现场灌注桩使用;高应变法主要是对桩基竖向抗压承载力极限值进行检测，并判断其是否满足设计要求，也可对桩身完整性进行判别，检测速度较静载荷试验有很大幅度提高，还可以运用低应变法进行辅助操作，互为补充验证。本文主要对桩基检测中低应变检测技术的应用进行论述。

关键词：桩基检测；低应变；检测技术

引言

桩基施工时隐蔽性特点较为明显，工程质量很难直观观察或者测量，所以采用有效的检测技术成为了关键。当前很多建筑企业会在桩基施工中使用低应变检测技术，但这需要掌握住该技术的原理和要点，并能够将其正确运用到桩基检测中。

1低应变原理

低应变法检测的理论基础是一维线弹性杆件模型，是一种理想化的数学模型。假定基桩作为均匀细长的线弹性杆件，当桩顶受到纵向冲击波时，根据应力波沿桩身传播的规律，当桩身波阻抗有明显变化时，就会有反射波回到桩顶引起基波振幅和相位发生变化。通过记录分析仪接收到的波形信号数据，可以分析桩身的完整性，并判断扩径、缩径、断裂、离析、夹泥、交接不良、桩底沉渣等多种桩身缺陷的类型。实际上仪器接收的桩顶速度响应时程曲线反映的不仅是桩身完整性，更是多种因素综合作用的结果。因此，低应变反射波法只能对基桩的桩身完整性进行定性的判定，而无法对缺陷的类型进行描述，更不能确定缺陷的大小和准确位置。在实际检测过程中，应力波传播主要受到桩身材料阻尼和桩周土摩阻力的影响，除此之外还有桩侧土阻尼、测试系统的幅频与相频响应、测试人员的主观判断等一系列影响因素。因此当低应变法检测中出现共性问题或不能明确桩身完整性类别时，一定要慎重，千万不要轻易下结论。要结合岩土工程勘察报告、设计图纸、施工记录、监理日志等资料来进行综合分析；同时根据实际情况采用静载法、钻芯法、高应变法、开挖、孔内摄像等方法进行验证检测。以下结合大直径钻（挖）孔灌注桩和突变地层中的预制桩两个典型的工程案例，分析低应变检测过程中的注意事项以及桩身完整性的判定依据，总结避免误判的检测经验，为类似检测项目提供参考依据。

2桩基检测中低应变检测技术的应用

2.1传感器的安装对高应变测试的影响

传感器安装位置应当与桩身紧贴，经验表明，安装的刚度适中(传感器厂商或仪器厂商基本都会提供参考值)，则测试的效果就越好。在测试之前对测点进行严格处理，在桩身上确定2个对称点位，距离桩顶约为2倍的桩径，两点位基本代表桩身性质，安装应力环，将中心连线保持与桩轴线平行，加速度计的安装点位与应力环中心点在同一水平面上。测试中发现，应力值曲线末端无法归零，分析得知是由于传感器安装点位不平行，导致安装过程中受力，因此重新进行安装;发现应力曲线与速度抗阻曲线的起点不同，则说明就力环中心与加速度计不再同一水平面上，须进行重新调整，加速度计基本在应力环2个固定螺丝之间的水平位置70mm附近。

2.2波速的确定

传感器的弹性波传播速度决定了桩阻抗的测量数值大小，即影响桩的最大承载力数值。实际测试中，暂时没有可靠的方法能够对传感器桩身上的弹性波波速进行测量，大多根据混凝土的等级来推断。测试计算中如果采用低应变反射波法测试波速，是不太合理的，机械波与频率相关，频率差距较大，波速必然具有明显的差距。

2.3低应变法检测注意事项

（1）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）采用低应变法检测桩身完整性，效果值得肯定。其波速比正常混凝土基桩波速偏低。如果设计的强度等级较高，或检测时基桩养护龄期稍长（超过28d）时，波速相对会略高。工程CFG桩设计强度为C15，动测日期为成桩后7~25d（因现场施工条件，很难满足成桩28d之后进行检测），波速根据部分桩底反射明显的桩设置，一般在2700~3300m/s。（2）在CFG桩动测波形正常情况下，可以根据波形特征分析判断桩身完整性类别。完整桩有桩底反射波，波形特征与桩底持力层阻抗匹配有关，本工程大部分测试的CFG桩桩底反射波均不明显，反映桩底的桩身阻抗与持力层土质阻抗匹配良好。（3）由于CFG桩水泥粉掺和量不多，桩体中含煤炭、碎石、砂量较多，如果桩头顶面处理整平不好，则低应变现场测试波形效果不好，将直接影响波形的解释效果。因此，现场测试前，要尽量进行桩头处理（桩头砍平，桩面平整无积水，凿去桩顶浮浆或松散破损的部分，需露出坚硬面层）。（4）测试仪器参数设定，可适当增加采样点数，采样频率需满足采样定理。尽可能涂抹薄薄一层粘结传感器耦合剂，可选用粘稠度相对较高的黄油；传感器安装处与激振锤击处不宜太近或太远，最好控制在1/2R~2/3R范围内（R为桩的半径）。

3桩基完整性检测方法的发展与展望

钻芯法、低应变法、高应变法和声波透射法作为检测桩基完整性的常规方法，每种方法都有其各自的优势，但也存在不足之处，操作不当容易对桩基完整性产生误判。为提升检测结果的准确性，一方面需要科研院所的研究人员加大对检测仪器的研发，提升传感器件的性能，以确保检测数据的准确性、稳定性、科学性，此外还应对各种检测方法的理论模型进行改进与创新，提高检测数据的可靠性；另一方面，检测人员应熟练掌握每种检测方法，能够根据实际工况选择合适的检测方法，灵活运用不同检测方法，制定科学合理的检测方案，发挥不同检测方法的优势以确保桩基完整性检测的顺利进行，此外检测人员对检测结果应具有较强的分析判断能力，能够给出准确、全面的桩基完整性评价报告。

结语

桩基是建筑工程中的关键环节，按照受力原理可以分为柱状桩与摩擦桩，可以根据建筑物实际情况选取，为建筑物提供更加符合需求的桩基施工环境。由于桩基工程属于隐蔽工程，经常会受到施工条件与周围地质的因素影响，出现较多的质量问题，影响建筑物的安全施工。因此，采用低应变反射波法对浮浆进行处理，使桩基裸露出新鲜密实的混凝土面，在基于低应变反射波法对桩基缺陷位置进行确定，确定桩基缺陷位置之后，选择出合适的桩基检测传感装置对桩基桩位的偏差进行检测，可以最大限度地保证桩基施工稳定性。

参考文献

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