低应变检测判别复合载体夯扩灌注桩技术探究

田晓艳，刘静

（西安石油大学机械工程学院，陕西　西安　710065）

低应变检测判别复合载体夯扩灌注桩技术探究

田晓艳，刘静

（西安石油大学机械工程学院，陕西西安710065）

低应变法是桩基质量检测的一种重要方法，文章介绍了该方法的基本原理、适用条件、检测步骤、注意事项等，并结合工程实例分析了应用该方法对复合载体夯扩灌注桩的完整性进行检测判别，所得结论可供工程参考。

低应变法；桩基质量检测；复合载体夯扩灌注桩

1　复合载体夯扩灌注桩的检测技术

随着我国基本建设事业的迅速发展，桩基工程由于其具有许多独特的功能而得到广泛应用，目前一般多层民用建筑物与中小型厂房常常采用沉管灌注桩，然而使用沉管灌注桩常会遇到这样的问题：当采用直径较小的桩时会因单桩承载力过低而使布桩过密，桩距无法满足要求；而当采用较大直径桩又会因为增加桩身混凝土用量且因桩距增大，承台相应扩大而使工程造价提高，因而近年发展起来的一种具有特色施工工艺的桩型即复合载体夯扩灌注桩，且在湿馅性黄土地区地基处理中得到应用。

复合载体夯扩灌注桩是由复合载体和混凝土桩身组成，复合载体自下而上由干硬性混凝土、填充料、挤密土体等组成。施工工艺是一种采用锤击方式将护筒沉至设计标高，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用锤反复夯实、挤密，致使桩端出现扩大头，形成复合载体，最后放置钢筋笼，灌筑混凝土成桩。该桩具有技术可靠、工艺科学、单桩承载力高、施工速度快、施工周期短、干作业、无泥浆、工程造价低、可以利用建筑垃圾等优点［1］。

桩基工程是地下隐蔽工程，在施工过程中必须对工程桩的施工质量进行检测，以便及时发现问题并采取相应措施防止工程事故的发生，加之近年来各种含有专利技术的灌注桩的采用对成桩质量的可靠性提出了更高的要求，从而使桩基检测技术变得十分重要。工程桩必须进行单桩承载力和桩身完整性抽样检验，桩身完整性抽样检验方法有钻心法、低应变法、高应变法、声波透射法［2］。低应变法现已普遍用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置，它属于快速普查桩的施工质量的一种半直接检测法，与其它测试方法相比，速度快、费用低和检测覆盖面广等特点，已成为桩身施工质量检测中常用的方法，该方法包括反射波法、机械阻抗法、水电效应法等等，其中反射波法物理概念明确、设备简单、速度快且成本低，已成为基桩完整性判别的良好手段［3］。

2　低应变法的检测原理

2.1低应变检测基本原理

低应变法的理论基础是一维线弹性波动理论，是将嵌人土中的桩看作为阻尼介质中上端自由、下端弹性联结的一维弹性杆件，当在桩顶施加竖向瞬态激振力后，应力波沿桩身向下传播，当遇到桩体中波阻抗明显差异的界面或截面积变化的部位，将产生反射波，并被安置在桩顶上的传感器采集到，这样通过对桩身中反射波时域信号和频谱特征的分析，即可对基桩质量作出判别［4］。低应变检测首先最根本的是要保证检测信号的质量，这是对桩身质量作出判别的依据。一般地，对于短桩，用手锤轻击即可产生需要的激振力，但对于长桩则需加大激振力的量级。其基本原理是用较小的力锤敲击桩顶，从而给桩一定的能量，使桩中产生应力波，检测和分析应力波在桩中的传播历程，从而分析出桩基的完整性。

2.2低应变检测条件

低应变检测是建立在一维杆波动理论基础上，且因锤击能量较低，所以要求桩长在10倍～30倍桩径范围内。

2.3低应变检测步骤

①桩头处理：桩头要凿掉浮浆，露出坚硬混凝土，表面基本平整干净且无水，桩头处理很关键，因为表面的浮浆、杂土、淤水都会影响波形信号。

②安装接收器：接收器—般用502胶水和橡皮凡士林，粘牢在桩头上。安装位置尽量离锤击部位远一些，距桩中心3/4-1半径尺寸之间较为理想［6］。

③测试：开机，确保各线路连接无误，打开采样仪和计算机，准备接收信号；锤击，位置的选取避免偏振；存盘，将波形信号存盘，关键要注意排除不真实信号，做到去伪存真；分析，根据所采波形确定桩基质量类别。

2.4低应变法桩基检测结果分类

通常根据检测结果可将桩的质量分为四类，如表1。

桩基质量检测标准　表1

2.5低应变检测注意事项

①由于受桩型（如截面多变）、地质条件、激振方式、桩的尺寸效应、桩身材料阻尼等因素的影响，对于较长的桩由于测不到桩底反射或正确判断桩底反射位置，所以无法评价整根桩的完整性，宜采用超声波法、高应变法或抽芯试验方法进行检测，建议不采用低应变检测，以免做出错误的结论。

②低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型，要求应力波在桩身中传播时满足平截面假定，所以设计桩身截面宜规则，不适用薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩，且受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量均应符合要求。

③检测结果分析判定的准确性与操作人员的技术水平和实践经验有很大关系。

3　工程实例分析

3.1工程概况

工程名称：大唐略阳发电有限责任公司同馨园住宅小区2#楼；16层；面积：8110㎡；剪力墙结构；复合载体夯扩混凝土灌注桩。勘探点地面标高介于641.38～647.65m之间。场地地层概况：①杂填土，厚0.5～5.8m；②圆砾，0.5～2.9m；③粉质粘土，0.5～7.8m；④中粗砂，0.4～6.9m；⑤圆砾，0.8～10.9m；⑥卵石，1.2～7.8m；⑦千枚岩，5.1～18.6m；⑧千枚岩，最大揭露厚度12.7m。桩顶标高-3.88m，桩径430mm，桩长8.0m，桩端持力层为⑥层卵石。桩体混凝土强度等级为C25，设计单桩竖向抗压极限承载力为2000kN，采用内外管挤土法成孔，沉管护壁，夯扩头控制以最后三击贯入度不大于10cm为准，自搅拌混凝土，工程桩总数149根。

3.2现场检测

在桩身顶部中心位置进行垂直激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身内存在明显密度差异或截面积变化时，将产生反射波，经接收、放大、滤波和资料处理，即可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此计算桩身波速，评价桩身完整性及混凝土质量。

桩身混凝土质量的判定：通过分析动测曲线利用施工桩长及动测曲线判读的桩底反射时间，计算桩身波速，并根据混凝土强度等级与桩身波速的近似相关关系判定桩身混凝土质量。桩完整性的判定：采用动测曲线上异常反射形态及初始相位进行桩完整性的判别，其位置根据反射时差和桩身波速计算。

试验设备采用FDP204PDA掌上型动测仪。其主要由2通道电荷放大器、滤波系统、速度测试系统及配套分析软件组成。

检测结果表明：除34#、55#、57#、116#工程桩桩身出现离析定为Ⅱ类桩外，其余桩桩身完整性较好，桩身波速范围为3010m/s～4370m/s，平均值为3920m/ s，均为Ⅰ类桩。表明桩身混凝土质量较好。

［1］张会宁，杨浩军.复合载体夯扩桩设计施工中若干问题探讨［J］.铁道建筑技术，2006（2）

［2］JGJ106-2003，建筑桩基检测技术规范［M］.

［3］王春平，熊荣军，何碧.桩基检测方法评析［J］.建筑与工程，2008（26）.

［4］姜莲玉，席俊.低应变法现场检测基桩完整性的问题与对策［J］，山西建筑，2008（19）.

［5］杜欣.低应变检测技术判别灌注桩的完整性［J］.北方交通，2008（5）.

［6］叶汉艺.浅析低应变法在桩基质量检测中的应用［J］.广东建材，2008（5）.

TU473.1+6

A

1007-7359（2016）04-0265-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.105

项目名称：大型储油罐地基处理技术研究

田晓艳（1979-），女，陕西蒲城人，西安科技大学博士研究生；讲师，主要从事土木工程专业的教学和科研工作。