基樁低應變法信號分析范文

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《廣東土木與建筑雜志》2014年第七期

1信號淺部異常原因分析

基樁低應變法實測信號中淺部異常反射的產生原因有多種，樁身阻抗變化、樁周土阻力影響都會造成實測信號產生類似樁身缺陷的反射波，甚至樁身擴頸產生的反射波也可造成缺陷反射的假象，所以對樁身淺部缺陷反射信號應予以足夠重視，必須采用科學有效的分析和驗證方法尋找其原因，保證結果判定的準確性。

1.1樁身阻抗變化影響根據波動理論，在樁頂施加豎向激勵時樁身若存在阻抗變化則會沿樁身產生上行波，當樁身阻抗減小時為拉力波，阻抗增大時為壓力波。當樁身淺部存在顯著缺陷時實測信號將在淺部出現拉力波，實測信號中出現與入射脈沖同向的反射信號，其信號特點為：①大幅值的缺陷反射波，同時可能存在多次反射；②入射波脈寬顯著變大，入射脈沖發生畸變。某民宅工程采用f600鉆孔灌注樁，樁長30m，破除樁頭浮漿后進行低應變檢測，其中3#樁實測低應變信號淺部有與入射脈沖同向的大幅值反射（如圖1a），判斷淺部樁身存在嚴重缺陷。對該樁進行開挖驗證，如圖1b，發現在距樁頂約0.8m左右樁身夾泥且存在水平裂縫，樁身存在嚴重缺陷。1#樁低應變檢測實測信號中入射脈沖存在畸變且入射波脈寬顯著增大（如圖2a），判斷其淺部存在嚴重缺陷，對1#樁進行開挖驗證（如圖2b），發現在距樁頂0.3~0.8m范圍內樁身混凝土夾泥。由于缺陷較淺且夾泥范圍較大，造成缺陷反射多次疊加后入射脈沖幅值變寬，導致波形畸變。某廠房工程基礎采用預應力管樁，其中81#樁為f400，樁長20.2m（配樁12m+8.2m），低應變實測信號如圖3。實測低應變信號淺部有大幅值反射，且可見多次反射，判斷淺部樁身缺陷嚴重，通過樁身孔觀察發現在距樁頂1.0m左右樁身有可見貫穿整個截面的裂縫，故該樁樁身斷裂，完整性判為Ⅳ類。對于實測信號淺部存在顯著缺陷的基樁由于其阻抗變化截面離樁頂距離短，應力波在樁頂和變阻抗截面處多次反射疊加造成信號采集和分析難度增加，甚至造成誤判。

某體育館工程采用f300管樁，由于送樁較深，施工方為節約工期，對于樁頂低于樁頂設計標高的樁采取開挖后接樁再回填的處理方法。7A#樁低應變實測信號異常，入射波脈寬稍有增大，負向反射明顯，但從信號中無法判定樁身有顯著缺陷。經了解該樁樁長21.7m（配樁11m+10m+0.7m），對該樁開挖后發現0.7m處的接樁位置處法蘭盤僅采用點焊，焊接質量差，將0.7m接樁部分截除后再次進行低應變檢測，兩次測試信號及開挖照片如圖4所示。兩次低應變測試結果具有顯著差異，根據第2次測試信號判定該樁完整性為Ⅰ類，可判斷淺部接樁位置焊接質量對實測信號的影響不容忽視，當出現信號異常時應全面了解工程情況，并加以驗證，避免輕判缺陷程度或誤判缺陷位置。某工程采用f1200沖孔灌注樁，設計持力層為中風化花崗巖，CK111#樁樁長14.0m，對該樁進行低應變檢測，實測信號如圖5a。圖中實測信號反映該樁在距樁頂約3.5m處有明顯缺陷，且缺陷二次反射、三次反射清晰，完整性類別判為Ⅲ類，對該樁進行開挖驗證，如圖5b。

開挖后發現在距樁頂1.5m左右樁身急擴，擴頸處最大直徑約2.0m，根據勘察資料，該場地上部分布一層淤泥層，擴頸很有可能是淺部淤泥層受混凝土擠壓形成。根據應力波在樁身傳播的基本原理，阻抗增大處的一次反射在樁頂產生上行壓縮波，即與入射脈沖反向的反射波，二次反射在樁頂產生上行拉伸波，即與入射脈沖同向的反射波，故CK111#樁低應變信號中3.5m處的缺陷反射不一定是缺陷反射，很有可能為擴頸的二次反射，為驗證判斷的準確性，對該樁進行鉆芯法試驗，芯樣照片如圖5c。鉆芯法驗證CK111#樁樁身完整性為Ⅰ類，且嵌巖良好，由此可判斷低應變信號中的大幅值同向反射并非樁身缺陷反射，而是擴頸處的二次反射，故對于灌注樁淺部缺陷反射判定應結合地質資料和施工工藝，必要時采用開挖或更高一級完整性檢測方法驗證，以確保檢測結果的科學性和準確性。

1.2樁周土阻力影響實際工程中樁受樁周土的作用，樁身材料與樁周土之間的阻抗比對應力波的傳播和衰減的影響不可忽視。珠三角地區為軟土地區，淺部通常為淤泥土或粘土，對低應變淺部信號影響不大，但應特別注意回填碎石土、雜填土場地，回填成分含大粒徑的碎石或建筑廢料，其阻抗與樁身材料接近。通常管樁工程在沉樁前在軟土層上回填碎石土以保證樁機行走安全和打樁垂直度，淺部土層阻抗增大加速了信號衰減，減小了有效檢測深度，同時造成信號干擾。某工程基樁采用f300、f400預應力管樁，施工場地自西向東高程逐漸減小，最大落差4.0m，施工前將場地回填至施工標高，為方便樁機施工地表回填碎石土，最深處碎石土約2.0m。對基樁采用低應變法進行完整性檢測，實測信號受回填碎石土影響顯著，為準確判斷樁身完整性，對個別信號淺部異常嚴重的樁分別采用高應變及開挖法驗證。主樓21#樁為f400，樁長45.0m（配樁12m+12m+10m+11m），低應變實測信號如圖6a，據此判斷，該樁在3.0m左右有明顯缺陷，中下部完整性基本無法判斷。再對該樁進行高應變驗證，實測信號如圖6b，分析認為該樁樁身完整性良好，淺部無異常。對該樁開挖至3.2m，樁身未見缺陷（如圖6c），回填軟土后再次進行低應變測試，淺部并未有明顯缺陷（如圖6d），樁身完好，可以確定第1次低應變測試信號中的淺部顯著異常是由于淺部回填碎石土層引起的。回填土場地低應變信號采集難度大，對于有疑問的信號可采取開挖或高應變驗證，同時應提高高應變法的檢測比例，低應變能量在淺部衰減，有效檢測深度不足，對下部缺陷無法判斷，帶來安全隱患。

2結論

2.1樁身淺部存在顯著異常的低應變實測信號的特點是：①大幅值的缺陷反射波，同時可能存在多次反射；②入射波脈寬顯著變大，入射脈沖發生畸變。

2.2低應變實測信號存在淺部異常的樁在有條件的情況下可采用開挖驗證的方法進行判斷。

2.3對于灌注樁淺部缺陷建議采用鉆芯法加以驗證。

2.4對于回填土場地的管樁工程，應提高高應變檢測比例，對低應變測試結果有疑問的樁建議采用高應變法進行驗證。

2.5低應變法測得淺部存在顯著異常的樁由于無法判斷缺陷以下部位樁身完整性，需將缺陷破除后再次試驗或以高一級的方法進行驗證，以判斷樁身中下部完整性，保證整樁的質量，避免出現漏判情況。

作者：鐘燕茹單位：廣東省建筑科學研究院