低應變反射波法在樁基檢測中的應用
2012-10-10 來源：作者：馬秋柱 來源：中國論文網
1、低應變樁基檢測概述
低應變反射波法以一維波動理論為理論基礎，視樁周土對樁的支承作用于為樁底一作用力，通過頻域分析和時域分析來判定樁體的缺陷類型。通常反射波法是根據缺陷反射波的相位，將樁身缺陷分為縮徑類缺陷和擴徑類缺陷，而不做具體缺陷性質或名稱的判斷。我們只要對缺陷反射波的曲線特征進行深入分析，并對各種可能形成缺陷的地質、施工環(huán)節(jié)與成樁后的養(yǎng)護環(huán)境及外力作用進行研究，就有可能做出具體缺陷種類的判斷，這樣有利于對缺陷的驗證與處理。
2、反射波檢測的缺陷成因及缺陷特征
基樁中常見的缺陷有:蜂窩、離析、縮徑、擴徑、夾泥（層）、斷裂?，F對各種缺陷產生的原因和條件以及反射波的曲線特征分別加以分析。
1）蜂窩狀缺陷：一般是由于配料不當，或是井壁掉下的泥、砂及殘留在樁體中的浮渣和浮漿等造成。由于這些小孔洞是分散在膠結較好的混凝土中，激振波的一部分成為反射波返回樁頂；一部分被散射；一部分直接透射或繞射到達樁底，再反射回到樁頂。所以，有振幅較小的同相缺陷反射波與振幅更弱的同相（持力層為土層或強風化層）或反相（持力層為中風化巖）的樁底反射波。樁身平均縱波速度稍低于完整樁。
2）離析類缺陷：混凝土攪拌不均勻，運輸路徑太長，混凝土受水沖泡等，使粗骨料集中在一起，造成樁身混凝土離析。在離析類缺陷的頂界面上產生同相反射波，在其下界面上產生相對較弱的反相反射波，當其出現在深部時為單一衰減型正弦波。在淺部時多為合成波。
3）縮徑類缺陷：當樁孔穿過遇水膨脹的土層時，樁孔四周該土層遇水后向樁孔中凸起，使該處的樁徑縮小。此外，當樁身穿過含承壓水的地層時，由于地水的不斷沖刷，使混凝土的砂漿流失，產生縮徑。在縮徑類缺陷的頂界面上產生同相反射波，在底界面上產生相對較弱的反相反射波，振幅的大小與縮徑的大小有關。此類缺陷與離析蜂窩類缺陷的根本差別是：激振波可以通過樁身中部到達樁底產生反射波回到樁頂，樁身平均縱波速度正常。
4）擴徑類缺陷：在容易崩落土層中能產生擴徑；基樁復打時能在遇水膨脹及松軟土層處產生擴徑；在巖石中爆破成孔也常常產生擴徑。擴徑部分上界面產生反相反射波，下界面上產生相對較小的同相反射波。
5）斷裂類缺陷：致使樁身斷裂的原因較多。主要有跳打不合理造成的鄰樁擠壓斷裂或土體隆起將樁拔斷；灌樁過程中較長時間停工，繼續(xù)施工形成浮漿將樁隔斷。混凝土澆灌時拔管過快容易造成斷樁；挖土機開溝將樁拉斷等外力作用下造成斷樁。樁身斷裂，裂口充水或充氣，反射系數很大，反射波很明顯，振幅大。若斷裂面平整、斷裂面到樁頂的距離不太大，能在檢測曲線上出現3次以上反射。
3、樁基檢測應用實例
實例1：下面一組是實際工程中的檢測波形。
?。?）所示樁判定為完整樁，樁長12.5m，樁徑為1.3m，砼標號C20，波速砼為3400m/s，波形光滑，無缺陷反射波，樁底反射信號明顯，是一典型完整樁波形。
?。?）所示判定局部缺陷樁，樁長6.2m，樁徑為1.1m，砼標號C25，參考波速為3800m/s，根據低應變檢測的曲線的特征進行分析，得出結果是3.2m處嚴重離析，開挖后發(fā)現地下有一泉眼，樁在2.4~3.2m段嚴重離析走漿，靠近泉眼處樁身側面局部嚴重缺損。
?。?）所示樁判定為夾泥樁，樁長6.6m，樁徑為1.1m，砼標號C25，參考波速為3800m/s，根據曲線特征進行分析，得出結果是4m處嚴重夾泥，開挖后在樁3.8m~4.2m處有近1/3面積夾泥，無混凝土，證實了測量結果是正確的。
?。?）所示為斷樁，樁長9.5m，砼標號C20，參考波速為3500m/s，該曲線振幅大，反射明顯，根據曲線特征進行分析，判定結果是6.5m處斷樁，開挖后得到驗證。
實例2:某廠房工程采用鉆孔灌注樁基礎。其中某樁，樁長9.5m，樁徑Φ1400mm，設計砼強度等級C25，持力層為中風化砂巖。
該樁的低應變實測曲線，低應變曲線顯示樁底有強烈的同向反射，懷疑樁底質量較差，為此進行了鉆芯法驗證。鉆芯結果顯示，該樁底部與持力層基巖接觸較好，樁底沉渣厚度符合規(guī)范要求。經分析，認為反射波系由樁底砼與基巖之間很薄的一層泥皮引起。說明低應變法在判斷樁底接觸情況時不易把握，但如果樁底為明確的反向反射信號，則可以肯定樁底接觸很好。
實例3、某鐵路橋樁，樁長40.5m，樁徑1.0m，C30混凝土，摩擦樁，做低應檢測（如圖3-6），經低應變曲線分析，樁頭往下約4.8m處有嚴重缺陷。用聲測法檢測對比。樁頭往下12面在4.5m-5.3m處聲時聲幅異常，23面在4.7m-5.5m處聲時聲幅異常，以低應變分析結果相符，后經調查，該樁在灌樁時最后一車混凝土間隔時間太長，分析造成混凝土離析。
該實例說明通過低應變反射波，結合工程實例可以對混凝土的離析類缺陷做很好的判定。
4、結論
通過缺陷分析及檢測實例可以看出：
1）低應變法對樁基淺部缺陷較敏感，但受地質條件影響較大，所以低應變反射波法適用于地質條件簡單、樁長小于50m或樁徑小于115cm以下的樁基完整性檢測，也可用于大面積樁基質量普查。
2）反射法具有檢測快捷方便、效率高、能夠實時做出判斷。可用來檢查樁身完整性，并可檢查縮徑、擴徑、夾泥、斷樁、空洞、離析、沉渣。
4）低應變反射波法受到的干擾因素較多如：樁身截面突變、激振方式選用、樁頭的處理情況等都會對判別結果造成影響。
5）在應用該法檢測時對于大直徑樁、長徑比很小的樁，應注意其尺寸效應，不能完全用一維理論來解釋，可采用增加檢測點、與其它檢測方法相互校核的方式進行。
