夏 壯,雷發(fā)洪
(四川省建筑科學(xué)研究院有限公司,四川 成都 610081)
選擇合理的既有建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)屬于探索建筑地基基礎(chǔ)的核心任務(wù),縱觀現(xiàn)階段使用次數(shù)較為頻繁的地基基礎(chǔ)檢測技術(shù),低應(yīng)變法檢測有著較多的優(yōu)勢,如容易操作、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等,是最滿足建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)檢測的關(guān)鍵技術(shù),把該技術(shù)滲透到既有建筑地基基礎(chǔ)之中,能夠從源頭上處理好建筑地基基礎(chǔ)產(chǎn)生的各種問題。顯然,本文針對(duì)低應(yīng)變法檢測既有建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行探討具有一定的實(shí)踐意義。
1)荷載試驗(yàn)技術(shù)。該技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛的使用,尤其是在地基承載力的檢測以及評(píng)定方面起到了不容小覷的作用。相關(guān)人員在開展荷載試驗(yàn)的過程中,選擇的建筑物為條形基礎(chǔ),緊接著選擇最為適宜的試驗(yàn)位置開展相應(yīng)的檢測工作,并在充分結(jié)合檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上來科學(xué)判斷建筑物地基基礎(chǔ)。
2)原位取樣技術(shù)。隨著21世紀(jì)的來臨,該技術(shù)如雨后春筍一般涌現(xiàn)出來,在既有建筑的地基基礎(chǔ)檢測期間,地基土的力學(xué)性能指標(biāo)通常涵蓋以下幾點(diǎn):①含水率;②孔隙率;③粘聚力;④密度;⑤壓縮模量;⑥內(nèi)摩擦角等,對(duì)以上這些力學(xué)性能指標(biāo)開展檢測工作,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地基基礎(chǔ)可靠性的科學(xué)判斷。在對(duì)該技術(shù)進(jìn)行使用的時(shí)候,相關(guān)人員需要在基礎(chǔ)下方直接選擇試樣,然后借助于土工試驗(yàn)的方法來對(duì)地基基礎(chǔ)的物理力學(xué)性質(zhì)變化進(jìn)行深層次的分析。
3)剪切波速試驗(yàn)技術(shù)。針對(duì)這一檢測技術(shù)來說,其也屬于衡量既有建筑地基基礎(chǔ)承載力的關(guān)鍵技術(shù),通過對(duì)以下內(nèi)容的科學(xué)檢測:①地基土泊松比;②彈性模量;③剪切模量;④阻尼比,可以早日實(shí)現(xiàn)對(duì)土層進(jìn)行孔隙率以及容重的科學(xué)分配,以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)地基加固效果的全面檢測。
4)探地雷達(dá)測試技術(shù)。結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn),其在建筑地基基礎(chǔ)檢測當(dāng)中扮演著重要的角色。相關(guān)人員在使用該技術(shù)的時(shí)候,試驗(yàn)對(duì)象是樁基礎(chǔ)。隨著該技術(shù)的有效運(yùn)用,無論是針對(duì)基樁位置的相關(guān)數(shù)據(jù)還是埋深的相關(guān)數(shù)據(jù)來說,均可以得到科學(xué)判斷。但從客觀的角度出發(fā)來講,地下水會(huì)直接影響到該技術(shù)檢測的真實(shí)性。所以,為了進(jìn)一步強(qiáng)化精確度,相關(guān)人員在檢測既有建筑的地基基礎(chǔ)期間,倘若發(fā)現(xiàn)該地地下水位變高,那么此時(shí)需要對(duì)檢測手段加以完善與優(yōu)化。
5)低應(yīng)變動(dòng)力測試技術(shù)。該技術(shù)在當(dāng)前既有建筑地基基礎(chǔ)檢測之中發(fā)揮出了不容小覷的作用,使用次數(shù)較為頻繁。在開展測試工作的時(shí)候,需要以素混凝土樁為主,借助于特定的技術(shù)方式,得到與之相匹配的數(shù)據(jù),結(jié)果前后對(duì)比研究,以此來獲取地基基礎(chǔ)的完整性。就低應(yīng)變基樁反射波法測試來說,其借助于洞內(nèi)錘擊激振方式可以有效確保動(dòng)測曲線的典型性,存在著較強(qiáng)的適用性。
6)沉降觀測技術(shù)。該技術(shù)也在既有建筑地基基礎(chǔ)檢測中得到了廣泛的使用,通過對(duì)現(xiàn)有建筑高程的檢測可以對(duì)建筑物的沉降變形加以明確。為了確保增層改造之后的建筑物可以繼續(xù)運(yùn)作下去,該技術(shù)的使用不可或缺。
在檢測既有建筑地基基礎(chǔ)期間,該檢測方式在該領(lǐng)域中得到了普遍的認(rèn)可與推崇。在具體使用期間,充分依賴于基樁反射波法可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)基樁結(jié)構(gòu)完整性的科學(xué)測量。在具體使用的時(shí)候,通過對(duì)樁頂添加相應(yīng)的激振信號(hào),就可以在樁基結(jié)構(gòu)中衍生出與之相匹配的應(yīng)力波。從客觀的角度出發(fā),應(yīng)力波形成后會(huì)慢慢隨著樁身實(shí)現(xiàn)快速傳輸?shù)哪康模热襞龅讲贿B續(xù)界面等相關(guān)情況時(shí),那么這個(gè)時(shí)候應(yīng)力波就會(huì)及時(shí)在反射作用之下演變成相應(yīng)的反射波,在科學(xué)判斷波形特點(diǎn)、反射波傳播時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,就能夠以最快的速度獲取樁基的完整性,顯然以上這個(gè)流程屬于該檢測法的基本原理。
相關(guān)人員在具體進(jìn)行檢測期間,使用低應(yīng)變法所需要的設(shè)備通常包含以下幾點(diǎn):①動(dòng)測儀;②速度傳感器;③激振力棒;④激振力錘,具體內(nèi)容見表1。
表1 所需儀器及相關(guān)設(shè)備參數(shù)
相關(guān)人員在開展檢測工作的時(shí)候,低應(yīng)變法測試期間基本上都是以傳統(tǒng)錘擊方式為主的,顯然這樣會(huì)增加一定的難度系數(shù),因此,應(yīng)當(dāng)要采取有效措施不斷完善與優(yōu)化相關(guān)檢測方式。在具體實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中,聲波的激發(fā)手段通常是先借助于水鉆開展鉆孔作業(yè),緊接著再做好以下兩個(gè)部位的安裝工作:①做好鋼板梁的安裝工作;②做好傳感器的安裝工作。直到所有都準(zhǔn)備充分之后,相關(guān)人員才能夠借助于重錘敲擊樁頂鋼板梁的手段來快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)力波的能量輸送(見圖1)。不只是這樣,相關(guān)人員還可利用鞭炮激發(fā)的手段實(shí)現(xiàn)聲波信號(hào)的科學(xué)采集。
圖1 既有建筑樁基低應(yīng)變現(xiàn)場檢測示意圖
1)相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行檢測的前期階段做好充分的準(zhǔn)備工作,首先,把受檢樁頭調(diào)節(jié)到指定的標(biāo)高處,目的是為了充分確保受檢樁混凝土強(qiáng)度滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求,同時(shí)還要保持在大于15 MPa的范圍內(nèi)為宜。與此同時(shí),樁頂面應(yīng)當(dāng)處于干凈整潔的狀態(tài),將樁頭表面浮漿以及存在的雜質(zhì)做好相應(yīng)的鑿除工作,確?;炷帘砻嫣幱诼懵稜顟B(tài),阻礙檢測的樁頂外露鋼筋需要割掉,為樁頂和樁軸線處于垂直狀態(tài)打下扎實(shí)的基礎(chǔ);預(yù)應(yīng)力管樁低應(yīng)變檢測之前,倘若樁頭法蘭盤以及樁身混凝土密切相連,那么這個(gè)時(shí)候不需要進(jìn)行二次處理,要不然就要把樁頭鋸平、清潔干凈。
2)為了可以從根本上強(qiáng)化低應(yīng)變檢測的可靠性與真實(shí)性,檢測現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)提供與之相匹配的平面圖,這樣做的目的是為了當(dāng)樁基質(zhì)量發(fā)生問題減少由于樁號(hào)的不真實(shí)性而對(duì)樁基工程整體質(zhì)量帶來的不利影響;與此同時(shí),還應(yīng)當(dāng)提供以下報(bào)告:①樁長施工記錄報(bào)告;②工程地勘報(bào)告;③樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度報(bào)告等,以便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樁身完整性的科學(xué)判斷。
3)針對(duì)樁長的設(shè)定來說,其需要為樁頂測點(diǎn)到樁底的施工樁長,就樁身截面而言,其需要為施工截面積;相關(guān)人員在對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行記錄的過程中,其時(shí)間段長度需要保持在2 L/c時(shí)刻后持續(xù)大于5 ms;應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合同類型樁測試值的基礎(chǔ)上來對(duì)樁身波速進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì);無論是針對(duì)采樣時(shí)間間隔來說,還是就采樣頻率而言,均要嚴(yán)格按照樁長、樁身波速進(jìn)行科學(xué)選擇,同時(shí)還要采取必要手段確保時(shí)域信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)小于1 024點(diǎn);最后應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合計(jì)量檢定結(jié)果的基礎(chǔ)上來對(duì)傳感器進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。
4)相關(guān)人員在采集低應(yīng)變信號(hào)的過程中,應(yīng)當(dāng)想辦法確保傳感器安裝位置和樁頂面處于互相垂直的狀態(tài),同時(shí)還要確保傳感器和樁頂耦合粘結(jié)牢固;應(yīng)當(dāng)選擇最為適宜的激振力錘,要想得到樁身下部缺陷反射信號(hào),那么就要以寬脈沖、低頻方式為主;要想得到樁身上部缺陷反射信號(hào),那么就要以窄脈沖、高頻方式為主。針對(duì)鉆孔灌注樁的激振點(diǎn)位置來說,盡可能以樁中心為主,傳感器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距樁中心2/3半徑處;而就預(yù)應(yīng)力管樁的激振點(diǎn)而言,其一定要和測量傳感器設(shè)置在與之相匹配的平面上,同時(shí)還要和樁中心連線衍生出來的夾角宜90°,最后還要確保激振點(diǎn)以及測量傳感器規(guī)范設(shè)置在樁壁厚的1/3處。
5)為了可以從根本上提高低應(yīng)變法的應(yīng)用水平,對(duì)激振方式進(jìn)行科學(xué)選擇是勢在必行的。通過對(duì)小能量激振的有效運(yùn)用,檢測分辨率也逐漸上升。
6)如果想要將低應(yīng)變法的應(yīng)用水平加以提升,那么相關(guān)人員就應(yīng)當(dāng)在低應(yīng)變法的應(yīng)用期間采取針對(duì)性的手段確保被檢測基樁可以進(jìn)行一定次數(shù)的測試工作,這樣做的目的是為了降低測試誤差情況出現(xiàn)的概率,最大限度地減少不良因素影響到測試結(jié)果的可靠性與穩(wěn)定性。除此之外,為了進(jìn)一步提高低應(yīng)變法的應(yīng)用水平,相關(guān)人員可采取多次重復(fù)激振、增強(qiáng)信號(hào)等各種手段來增強(qiáng)檢測效果。
針對(duì)嵌巖樁的樁身質(zhì)量來說,其和被測量基樁進(jìn)入持力層的形態(tài)存在著息息相關(guān)的聯(lián)系。從客觀的立場來講,持力層基巖的強(qiáng)度一般比樁身強(qiáng)度要高出一些,倘若當(dāng)持力層完好無損、樁底沒有任何雜質(zhì)時(shí),那么這個(gè)時(shí)候低應(yīng)變樁底產(chǎn)生的反射信號(hào)表現(xiàn)屬于負(fù)向反射。而就樁底存在不足之處的嵌巖樁而言,樁底所衍生出來的反射信號(hào)會(huì)存在與之相匹配的異常反射。結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn),嵌巖樁的樁底不足主要與以下兩點(diǎn)存在著密切的聯(lián)系:①在嵌巖樁成孔期間出現(xiàn)了塌孔等情況,繼而在無形當(dāng)中令相關(guān)混凝土和持力層基巖不具備較強(qiáng)的膠結(jié);②嵌巖樁樁底不能到達(dá)與之相匹配的巖面,且持力層無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。倘若嵌巖樁存在樁底缺陷情況且應(yīng)力波經(jīng)樁身輸送到相應(yīng)的界面時(shí),那么此時(shí),Z1>Z2,Vr與Vi同號(hào),換句話來說就是反射波和入射波呈現(xiàn)出同相狀態(tài),而樁底所形成的反射波信號(hào)表現(xiàn)為相應(yīng)的正向發(fā)射。
對(duì)灰?guī)r地區(qū)地下溶洞的發(fā)育情況進(jìn)行深度剖析之后,可以發(fā)現(xiàn):其存在隱蔽性的特點(diǎn),假如超前鉆不能將地下溶洞的真實(shí)狀況充分體現(xiàn)出來,那么必然會(huì)增加危險(xiǎn)情況出現(xiàn)的概率。所以,巖溶地區(qū)基樁低應(yīng)變法檢測曲線的辨別應(yīng)當(dāng)依據(jù)多個(gè)因素加以判斷。倘若樁底持力層存在溶洞發(fā)育情況時(shí),并且基樁懸于溶洞的上面,那么此時(shí)樁端承載力無法發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值,同時(shí)還會(huì)對(duì)基樁的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。所以,這就要求相關(guān)人員要對(duì)樁底附近的異常反射引起必要的重視,在適當(dāng)?shù)那闆r下還應(yīng)當(dāng)借助于鉆芯法加以證實(shí)。假如鉆深穿過若干個(gè)小溶洞且相關(guān)超灌類似于先擴(kuò)徑后縮徑時(shí),那么這個(gè)時(shí)候會(huì)受以下幾種因素的干擾而影響到低應(yīng)變實(shí)測曲線:①應(yīng)力波折射;②透射,繼而對(duì)檢測結(jié)果的真實(shí)性帶來不利影響。
在采取低應(yīng)變法開展檢測工作期間,樁身波速和混凝土強(qiáng)度存在著息息相關(guān)的聯(lián)系,并且還會(huì)受到以下幾種因素的干擾:①成樁施工工藝;②混凝土的養(yǎng)護(hù)情況;③骨料的種類級(jí)配;④鋼筋籠的布置形式等。一般樁身波速是和混凝土強(qiáng)度呈現(xiàn)出正比例的狀態(tài),但不允許進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。從客觀的角度來講,當(dāng)樁長已知、樁底有明確反射信號(hào)的情況下,那么此時(shí)基樁波速可結(jié)合以下公式進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算:
C=2L/T
式中,樁長用L進(jìn)行表示,入射波波峰與樁底反射波波峰的時(shí)間差用T進(jìn)行表示。
倘若樁底反射不顯著時(shí),那么這個(gè)時(shí)候僅僅可以結(jié)合經(jīng)驗(yàn)取值??偠灾瑸榱吮M可能減少誤判情況出現(xiàn)的概率,
相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的搜集工作,主要搜集以下幾種資料:①施工記錄;②地質(zhì)條件;③灌注量;④成孔深度;⑤混凝土強(qiáng)度等。與此同時(shí),還應(yīng)當(dāng)結(jié)合本地區(qū)相關(guān)條件的波速實(shí)測值做好相應(yīng)的取值工作。盡管波速存在一定的區(qū)別,然而當(dāng)檢測的波速異常情況較為突出時(shí),那么這個(gè)時(shí)候依然可以辨別問題的存在。通常情況下,波速處于偏高狀態(tài)時(shí),那么樁長很容易發(fā)生不真實(shí)的情況;反之表示樁身極易發(fā)生離析等相關(guān)質(zhì)量問題。
結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn),可以應(yīng)用在基樁檢測的手段各式各樣,其中以下幾個(gè)檢測法在該領(lǐng)域中得到了普遍的認(rèn)可與推崇:①低應(yīng)變法;②鉆芯法;③靜載法等,并且也存在較強(qiáng)的可行性。我們都知道每一個(gè)檢測方法均具備自身的優(yōu)點(diǎn),所以這就要求相關(guān)人員在實(shí)際應(yīng)用期間對(duì)其技術(shù)加以完善,繼而達(dá)到預(yù)期的目的。
當(dāng)前的低應(yīng)變法技術(shù)發(fā)展已經(jīng)趨于成熟化,相對(duì)來說檢測結(jié)果也迎合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),就充分保障建筑地基基礎(chǔ)的可靠發(fā)揮著不容小覷的作用。該檢測法盡管在每一個(gè)方面均存在著不可比擬的優(yōu)點(diǎn),然而在具體應(yīng)用期間,還應(yīng)當(dāng)對(duì)其相關(guān)注意事項(xiàng)引起必要的重視,只有這樣才能促使該技術(shù)發(fā)揮出最大的價(jià)值。本文從以上幾個(gè)方面進(jìn)行探討,旨在促使該技術(shù)可以發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。
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