劉黔

（惠州市大禹工程質(zhì)量檢測中心有限公司，廣東 惠州 516000）

0 引言

樁基是將樁角設(shè)置在巖層上，通過樁基將建筑物壓力傳輸?shù)綆r層上面，所以樁基穩(wěn)定性和上層建筑物穩(wěn)定性有直接聯(lián)系。根據(jù)施工環(huán)境不同，可將樁基分成現(xiàn)場灌注樁基和提前制作樁基，其中，提前制作樁基是提前將樁基制作好，采用機械設(shè)備將樁基插入到地層下部，此方法能節(jié)約大量施工材料，但施工時間較長，對工作人員施工技術(shù)要求高；灌注樁是在地面上根據(jù)樁基孔徑大小和深度鉆取對應(yīng)的樁基孔，安裝鋼筋籠后灌注適量混凝土，保證其能完全成型，此方法應(yīng)用范圍較廣，但需要使用大量材料，施工成本高。在日常施工過程中，施工人員要根據(jù)水利工程實際情況，選擇合理的樁基類型，而低應(yīng)變發(fā)射波法是將整個樁基作為基礎(chǔ)，用專業(yè)工具擊打樁頂，導(dǎo)致樁頂周圍出現(xiàn)不同程度的振動，向樁底、樁身傳遞振動信號，形成應(yīng)力波。當(dāng)信號傳輸?shù)接腥毕莸臉痘鶗r，入射應(yīng)力波出現(xiàn)異常反射現(xiàn)象，誘發(fā)周圍其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)振動，被傳感裝置自動接收，形成反射波，工作人員根據(jù)反射波波形準(zhǔn)確判斷樁基實際情況[1]。

1 概述

低應(yīng)變動力試樁法作為最典型的樁基檢測方法，通常應(yīng)用在樁身完整性檢測。根據(jù)激振方式不同，主要分為水電效應(yīng)法、反射波法、機械阻抗法、共振法等，其中，反射波法應(yīng)用范圍最廣[2]，其具有結(jié)果準(zhǔn)確度高、設(shè)備簡單、成本低等特征，被廣泛應(yīng)用到檢測樁基質(zhì)量方面。利用反射波法試驗判斷不同方法的樁位，如高應(yīng)變法、鉆芯法、靜載試驗法等，能提高靜載試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，解決靜載試驗抽樣率較低的問題，拓展檢測面積，給樁基處理方案提供豐富的數(shù)據(jù)資源，受到各行業(yè)的高度重視。而低應(yīng)變反射波法是以一維線彈性桿件模型為基礎(chǔ)，由于受到檢樁瞬態(tài)、長細比等因素影響，高頻分量波長和樁橫向尺寸比例要超過標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計樁身截面要滿足實際要求。標(biāo)準(zhǔn)理論下，若應(yīng)力波在樁身傳播時平截面假設(shè)成立，則判定低應(yīng)變反射波法不適合應(yīng)用到H 型鋼柱檢測方面[3]。

2 現(xiàn)場實測技術(shù)要點

2.1 樁頭處理技術(shù)

對于樁基現(xiàn)場實測工作來說，首先要注意的是檢測前后對樁頭的處理，包括浮漿層的清理、表面裸露混凝土的處理及檢測點位置的平整清理等工作，只有確保樁頭干凈、不出現(xiàn)破損、不留雜物、干爽，才能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。若不考慮傳感器種類、傳感器安裝過程、測試信號強弱及樁基反向脈沖的影響，在淺層部位得到的檢測結(jié)果受環(huán)境的影響是很大的。對于樁基來說，上層建筑的豎向壓力主要靠樁身來支撐，樁尖部位承受的壓力相對較小，具有更廣泛的適應(yīng)性。

2.2 傳感器安裝技術(shù)

從理論角度來看，傳感器越靠近樁面位置，其操作越便捷，所以盡可能地保證觸樁部位的剛性，以達到更好的傳遞效果，獲得與樁身實際情況更為接近的振動形態(tài)。實心樁測試時需在樁身半徑2/3 至3/4 處布置傳感器；空心樁測試時需將傳感器布置在錘擊點平面，一般布置在2 倍樁身壁厚的位置。安裝傳感器需要用耦合劑貼在樁面上，保證垂直角度，安好后，用手指輕彈感應(yīng)器側(cè)面觀察，若無絲毫移動，則表示安裝完好，若耦合不到位，則會造成偵測訊號出現(xiàn)明顯振蕩等不良現(xiàn)象。目前，低應(yīng)變反射波法檢測樁基側(cè)重樁基加速度、速度等參數(shù)，針對速度的測試方法更適用于高檢測，低檢測往往受幅頻特性的限制，檢測到的結(jié)果不能明顯反應(yīng)淺層樁基缺陷。其中，加速度檢測方法對于頻響信號的依賴程度較小，能明顯體現(xiàn)出樁基內(nèi)部檢修效果[4]。

2.3 激振點選擇和激振方法技術(shù)

在現(xiàn)場收集檢測信號時，其信號強度決定著采集信號質(zhì)量。但值得注意的是，工作人員在檢測實心樁時，要將激振點設(shè)置在樁中心位置；檢測空心樁時，要求將錘擊位置移動到傳感器安裝位置水平面上。如果遇到大型樁基檢測，要利用力棒和大鐵球制造激振，利用大范圍脈沖、低衰減值、頻率值來提高樁基深度缺陷檢測和樁基底部檢測效果，避免由于缺陷較小且淺而產(chǎn)生嚴重誤測現(xiàn)象。針對信號探測較淺的缺陷，工作人員要利用小釘錘激振和鋼筋激振進行操作，其具有操作頻率高、能量小等特征，能在脈沖空間較小的位置進行檢測[5]。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程土建及機電安裝D1 標(biāo)主要包括深圳分干線羅田泵站、深圳分干線試驗段項目的SZ03 號工作井改造項目、東莞分干線及相應(yīng)標(biāo)段的金結(jié)與機電安裝工程等。羅田泵站位于羅田水庫東南側(cè)，位于羅田水庫三面環(huán)山的一塊坳地，現(xiàn)有地面高程22～25 m，地勢起伏不大，周圍山體高程60～70 m，站內(nèi)安裝4 臺立式抽芯式混流泵，總裝機容量為20 000 kW，單機設(shè)計抽水流量為10 m3/s，主要建筑物級別為2 級。深圳分干線試驗段項目的SZ03 號（SY01 號）工作井位于深圳分干線末端、公明水庫壩下約200.00 m處，SZ03 號工作井原為臨時井，此次改造為永久工作井，用于深圳分干線運營期管理使用。東莞分干線從羅田水庫取水后，經(jīng)羅田水庫進水閘，穿越低矮丘陵后在邁科路、美景西路下布置至松木山水庫進庫閘后進入松木山水庫。東莞分干線長3.6 km，設(shè)計過流量為15 m3/s，采用重力自流的有壓輸水方式。輸水管道結(jié)構(gòu)形式為鉆爆法隧洞、頂管和箱涵，其中，鉆爆法隧洞長1.4 km，隧洞內(nèi)徑為3.00 m，設(shè)計過流流速約2.3 m/s；單線頂管長2.0 km，為DN3000JCCP 管，設(shè)計過流流速約2.3 m/s；箱涵長0.2 km。

珠江三角洲水資源配置工程土建及機電安裝D1標(biāo)羅田泵站建筑物、東莞分干線主要建筑物、頂管區(qū)間工作井支護樁、橋梁均為樁基礎(chǔ)，樁基均為灌注樁，除臨時2號井灌注樁樁徑為1.00 m外，其余樁徑均為0.80 m，設(shè)計單樁承載力為2 000～4 000 kN，水平承載力為550～1 100 kN，抗拔承載力為1 500 kN，樁長5.00～22.00 m。此次采用SH-LST 基樁低應(yīng)變檢測儀檢測水利工程基樁，其能夠自動識別錘擊信號，在采集樁基數(shù)據(jù)方面具有速率高、功耗低等特征，數(shù)據(jù)全部收集完畢后，能直接呈現(xiàn)在觸摸顯示屏上面，便于數(shù)據(jù)分析和處理。

3.2 質(zhì)量檢測

工作人員在處理樁頭浮漿，將破壞區(qū)域進行磨平處理后，對樁基成孔質(zhì)量進行了檢測，數(shù)據(jù)見表1。

表1 樁基成孔質(zhì)量情況

由表1 可知，樁基孔深變化幅度為22.00～24.63 m，垂直度上漲幅度為0.01%～0.06%，樁基垂直度誤差性較低，沉渣厚度為75.89～101.05 mm。可見，沉渣厚度和樁基孔深有直接聯(lián)系，樁基孔深和沉渣厚度成反比，而垂直度和樁基孔深、沉渣厚度沒有明顯關(guān)聯(lián)。工作人員可利用低應(yīng)變反射波法檢驗樁基整體質(zhì)量。

未經(jīng)過處理樁基，其整體質(zhì)量波形的波動范圍集中在樁基深度0～15.00 m 和25.00～35.00 m。當(dāng)樁基深度在0～15.00 m時，波速波動范圍在-0.20～0.40 m/s，主要原因是由于樁底圍巖是泥質(zhì)砂巖，其波阻抗和混凝土基本相同，且樁底反射情況較弱，嚴重影響到波形整體性；在樁基深度為25.00～35.00 m 時，波速波動范圍為-0.15～0.15 m/s，主要原因是該范圍中沙土地層易受到含水層影響，無形中降低了樁身混凝土強度，造成出現(xiàn)相對離析現(xiàn)象，影響到波形的規(guī)范性[6]。

在經(jīng)過樁基處理后，只在樁基深度0～5.00 m時，波速波動范圍為-0.20～0.40 m/s，其他深度位置的波形較為穩(wěn)定，合理控制波速數(shù)值，保證樁基檢測效果能達到預(yù)期要求。

3.3 應(yīng)用結(jié)果分析

根據(jù)上述實際情況，工作人員隨機選擇8 個樁基，樁徑均為1.20 m，樁基樁長為7.50 m，計算其原始樁位坐標(biāo)，結(jié)合基于低應(yīng)變反射波法的水利工程樁基檢測技術(shù)，檢測出樁位坐標(biāo)，且將這些坐標(biāo)進行對比，結(jié)果見表2。由表2 可以看出，設(shè)計檢測技術(shù)檢測出的樁位坐標(biāo)和原始樁位坐標(biāo)差異為0.01 μm。其中，3 和7 號樁和原始樁位坐標(biāo)完全吻合，所以利用基于低應(yīng)變反射波法的水利工程樁基檢測技術(shù)的檢測誤差值較小，能滿足實際要求[7]。

表2 樁位坐標(biāo)對比結(jié)果

4 結(jié)語

綜上所述，低應(yīng)變反射波法是一種基樁質(zhì)量無損檢測方法，在實際檢測工程中具有較強的優(yōu)越性。但所得到的信息無法對缺陷進行準(zhǔn)確定量分析，無形中增加缺陷判斷工作的難度系數(shù)。因此，在實際檢測過程中，如果遇到較為復(fù)雜的測試曲線，還要結(jié)合其他方法進行檢測，綜合分析檢測結(jié)果，從而得到更全面的信息數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷樁身質(zhì)量，制定對應(yīng)解決措施，保證基樁工程施工質(zhì)量能滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。