劉元輝

廣州開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心 廣東 廣州 510530

引言

國內(nèi)建筑行業(yè)迎來新的發(fā)展時期，基樁工程得到廣泛應(yīng)用。在工程施工中因受到地質(zhì)條件、工藝水平等因素影響，樁身很可能出現(xiàn)縮頸、裂縫、離析等缺陷，應(yīng)加強(qiáng)基樁工程質(zhì)量檢驗，其中低應(yīng)變反射波法具有快速、易操作、經(jīng)濟(jì)等許多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于普查基樁的完整性。然后根據(jù)低應(yīng)變檢測的結(jié)果有針對性地選擇其他合理的檢測方法進(jìn)行驗證檢測，可以有效地發(fā)現(xiàn)基樁的質(zhì)量問題，保證基樁工程質(zhì)量和安全。

1 低應(yīng)變反射波法技術(shù)原理

若基樁中某處阻抗發(fā)生變化，當(dāng)應(yīng)力波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ時，將產(chǎn)生速度透射波Vt和速度反射波Vr。檢測中主要研究對象是反射波Vr，樁身某部位阻抗變大或樁端阻抗變大時（如擴(kuò)頸或嵌巖），即樁頂接收的反射波Vr值為負(fù)，表現(xiàn)在測試曲線（V-t曲線）上的特征為反射波與沖擊波相位相反，其相對阻抗越大，反向峰值越高；樁身某部位阻抗變小或樁端阻抗變小時（如縮頸、夾泥等），樁頂接收的Vr值為正，表現(xiàn)在測試曲線(V-t曲線)上的特征為反射波與沖擊波相位相同，相對阻抗越小，反向峰值越高。這是低應(yīng)變測試中的樁身完整性的基本判定方法。

2 如何獲取優(yōu)質(zhì)的低應(yīng)變信號

2.1 選擇精密的低應(yīng)變檢測儀和相應(yīng)分析軟件

好的儀器在數(shù)據(jù)采集時的信號的帶寬、抗干擾等方面有很大的優(yōu)勢，這是獲取優(yōu)質(zhì)信號的前提。功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件幫助能提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 樁頭的處理

對于灌注樁：需要完全破除樁頭浮漿，露出新鮮砼面，然后用磨具在距樁中心約2/3樁徑處均勻分布打磨出3～4個與樁身軸線垂直的平面，用于安裝傳感器，再在樁中心打磨一平面用作激振點，并清掃干凈。對于預(yù)制樁：應(yīng)將樁頂面用抹布擦洗干凈，激振點和傳感器宜在同一平面內(nèi)，且與樁中心連線形成的夾角宜為90°，激振點和傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。

2.3 傳感器的安裝

應(yīng)盡可能選擇加速度傳感器。安裝傳感器時要注意下列幾點：a.應(yīng)保證傳感器的軸線與樁身的縱軸線平行；b.采用黏性好的膠結(jié)劑（如黃油），并使黏結(jié)劑在傳感器和樁頭間壓縮得盡量薄，保證傳感器與樁頭緊密接觸；c.傳感器安裝點及其附近不得有缺損或裂縫[2]； d.傳感器一定要安裝牢固。

2.4 激振錘的選擇

一般來說，對于淺部缺陷可選用錘重小的激振錘，深部缺陷則應(yīng)選擇錘重大的激振錘，對于裂縫等類型的缺陷應(yīng)選用硬質(zhì)錘?，F(xiàn)場檢測時可準(zhǔn)備大小不同，軟硬不同的激振錘根據(jù)需要選用，切不可一個錘打天下。

3 樁身完整性類別和缺陷的判定

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）的規(guī)定將樁的完整性程度根據(jù)缺陷程度分為四類。Ⅰ類樁：樁身完整；Ⅱ類樁；樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮；Ⅲ類樁；樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響；Ⅳ類樁：樁身存在嚴(yán)重缺陷[1]。 樁身完整性類別的判定主要是分析波形形態(tài)，根據(jù)缺陷位置的深度，反射波的相位和幅值高低和樁底反射波的幅值高低情況等，根據(jù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行判定的。不同樁身缺陷程度及類型波形具有不同的特征，現(xiàn)簡列如下幾點：a.完整樁的曲線特征：波形規(guī)則，無缺陷反射波，有明顯的樁底反射；b.斷樁：在實測波形上缺陷處的反射波幅值很高，有時甚至高于沖擊脈沖的幅值，前沿陡峭并伴有多次反射，間隔時間相等，也無樁底反射。c.縮頸：在縮頸處有與沖擊脈沖同相的反射波，反射波幅值與縮頸嚴(yán)重程度成正比，波形一般較規(guī)則，波速也較正常，一般可見樁底反射，如縮頸嚴(yán)重則難以看到樁底反射。d.離析：離析樁的同相反射一般較寬緩，往往反射峰并不強(qiáng)烈，甚至很微弱，主要表現(xiàn)在整樁波速偏低，無樁底反射。e.嵌巖樁樁底沉渣或持力層軟弱： 波形規(guī)則，波速正?；蚱停瑯兜子忻黠@的同相反射。

低應(yīng)變反射波法測試得到的信息太少，沒有足夠的邊界條件約束，導(dǎo)致其具有多解性。有時相同程度的缺陷可能因缺陷深度不同或樁周土阻抗不同，抑或沖擊設(shè)備不同時，表現(xiàn)在接收的反射波幅值高低相差甚遠(yuǎn)。且有時接收到速度曲線可能十分復(fù)雜，究其原因可能是砼強(qiáng)度的變化或者樁身截面的變化或是樁周土阻力的變化，也可能是淺部阻抗變化的多次反射波與后續(xù)反射波疊加的結(jié)果，或者是幾種因素的綜合影響。這些應(yīng)引起檢測人員的注意。應(yīng)結(jié)合場地地質(zhì)條件，基樁施工工藝等因素綜合分析判斷，必要時可結(jié)合其他檢測方法（鉆芯法、聲波透射法等）綜合進(jìn)行判定。

4 工程檢測案例分析

案例1：廣州某工程F4#樓設(shè)計采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)，砼設(shè)計強(qiáng)度C40，設(shè)計為嵌巖樁，持力層為微風(fēng)化花崗巖。其中19#樁樁徑為1200mm,樁長為14.43m。經(jīng)測試該批樁的平均波速為4100m/s。如圖1所示，該樁樁身范圍內(nèi)無缺陷反射波，但樁底有明顯的同相反射，分析可能是樁底有明顯缺陷或存在沉渣或持力層不滿足設(shè)計要求。低應(yīng)變法檢測判定為Ⅲ類樁。后對該樁進(jìn)行抽芯驗證檢測，鉆孔兩個，1#孔、2#鉆芯孔均揭露孔底有10cm破碎，其余部分砼膠結(jié)良好，芯樣呈長柱狀，持力層為微風(fēng)化花崗巖，鉆芯法判定該樁為Ⅳ類樁。鉆芯結(jié)果與低應(yīng)變結(jié)果基本吻合，證明了低應(yīng)變反射波法的判斷是準(zhǔn)確的。

圖1 29#低應(yīng)變實測曲線

圖2 29#鉆芯法照片

案例2：廣州某工程采用沖孔灌注樁，砼設(shè)計強(qiáng)度C30，持力層為微風(fēng)化花崗巖。其中A59#樁徑為1000mm，樁長為15.87m。經(jīng)測試批樁的平均波速約為3800m/s。如圖3所示，該樁在5.1m左右有明顯的同相反射波，分析可能是由于該處樁身存在缺陷引起。其后緊跟一個強(qiáng)烈的反相向反射信號，該反相反射信號的二次反射與樁底信號疊加照常樁底信號無法識別。低應(yīng)變法檢測判定該樁5.0m左右有明顯缺陷，判定為Ⅲ類樁。后對該樁進(jìn)行抽芯驗證檢測，鉆芯孔均揭露孔樁頂下5.09～7.00m（長1.91m）蜂窩溝槽連續(xù)，膠結(jié)差。樁底為中風(fēng)化花崗巖，不滿足微風(fēng)化巖要求。鉆芯法判定該樁樁身完整性類別Ⅲ類樁，持力層不滿足要求。樁身缺陷與低應(yīng)變檢測判定基本一致，但因為沒有獲得有效的樁底信號，無法判定樁底缺陷，這時應(yīng)綜合其他檢測方法綜合判定。

圖3 A59#低應(yīng)變實測曲線

案例3：廣州某房地產(chǎn)項目采用沖孔灌注樁，樁身砼設(shè)計等級為C30，持力層為微風(fēng)化花崗巖。其8#樁樁徑為1200mm，樁長為17.70m，圖4為該樁的低應(yīng)變實測曲線，由曲線可見，4.5m左右分別有一輕微的同向反射，樁底反射不清楚，但是該工程其他正常樁樁底均有明顯的嵌巖反應(yīng)。因此建議該樁采用其他方法檢測。圖5為該樁的超聲波檢測深度—聲時—聲幅曲線圖，波列圖顯示4.0～4.5m有嚴(yán)重缺陷。抽芯檢測，樁身該部位部砼離析。超聲波和抽芯檢測均判定為Ⅳ類樁。對于此類無明顯缺陷反射波，也無明顯樁底反射波的曲線切不可一律判定為Ⅰ、Ⅱ類樁，應(yīng)盡可能多的收集多相關(guān)資料和綜合其他檢測方法判定，防止漏判錯判。

圖4 8#低應(yīng)變實測曲線

圖5 8#超聲波檢測深度—聲時—聲幅曲線圖

5 結(jié)束語

低應(yīng)變檢測技術(shù)具有費(fèi)用低、檢測速度快等優(yōu)勢，非常適合基樁的質(zhì)量普查。一般情況下能較準(zhǔn)確的判定基樁存在的質(zhì)量問題，并定性判別缺陷的嚴(yán)重程度。但其也存在一定的局限性如：不能對缺陷程度定量分析，樁身存在多缺陷或地質(zhì)條件復(fù)雜時，多種反射波疊加造成曲線復(fù)雜難以判定。這時要求檢測人員應(yīng)多結(jié)合相關(guān)資料綜合分析，必要時應(yīng)結(jié)合其他檢測方法綜合判定才能更加準(zhǔn)確的確定缺陷類型與位置，由此取得更加客觀準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。