低应变反射波法在CFG桩检测中的应用

2012-11-06崔兵芳

山西建筑 2012年35期

崔兵芳

(山西晋城市城区交通运输局，山西晋城 048000)

0 引言

CFG桩作为一种介于刚性桩与柔性桩之间的桩型，其主要作用是改善不良地质为复合地基，同时提高地基的承载能力。低应变反射波法对CFG桩的检测，通过这次实践中的应用和检验，为施工单位保证隐蔽工程的施工质量提供了技术保障。该方法在日后桩基检测中能有一定的借鉴作用。

1 工程概况

马巴公路巴公段改造工程是泽州县2010年的一个重点公路工程，是泽州县主要的县级公路之一。该公路的改造，对完善公路网络功能具有很大作用，使巴公和大阳两镇乃至县城北部区域的联系将更加便利，更加方便，特别是作为环城高速连接线，使该公路的改造显的更加重要。马巴公路全长2．46 km，起点为省道长晋线，途经环城高速巴公出口，终点为西寺庄村，该公路采用三级公路标准，路基宽8．5 m，路面两侧各浇筑50 cm宽水泥混凝土路缘，该工程中K1+891．5钢筋混凝土拱涵地基不能满足设计要求，采用CFG桩进行地基处理。设计桩距1．5 m，正方形布桩，设计桩长12 m，总桩数580根。设计要求复合地基承载力特征值不低于300 kPa。施工后对该拱涵的CFG桩进行了复合地基静荷载试验和低应变动力检测。

2 检测依据

1)JTG/TF 81-01-2004公路工程基桩动测技术规程;2)JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范;3)设计文件、地质报告及建设单位具体要求。

3 检测内容

1)对该拱涵工程的CFG桩进行三组单桩复合地基静载荷试验，以检验其复合地基承载力特征值是否达到设计要求。2)对该拱涵CFG桩总数5%的桩，即29根桩进行低应变动力检测，以检验CFG桩的桩身结构完整性。

4 复合地基承载力评价

1)试验目的:采用接近于竖向抗压桩的复合地基实际工作条件的试验方法，确定单根桩复合地基承载力特征值，以检验其是否满足设计要求。

2)加载、试验装置:承压板为1．5 m×1．5 m的方形钢板。加荷装置采用荷载钢平台架，重物荷载源，采用油压千斤顶加荷。采用四个百分表进行沉降的测定。承压板高程应与基础底面设计高程相同，压板下宜设中粗砂找平层。

3)加载方式:选用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速荷载法)，分级加荷按等荷载增量均衡施加，荷载增量取设计复合地基承载力特征值的两倍的总加荷量的1/10。每施加一级荷载，在加荷开始后各读记压板沉降一次，以后每隔30 mm观测一次承压板沉降，当1 h内沉降差不超过0．1 mm，即可加下一级荷载。当符合下列试验终止条件后，可分级卸载，每级卸载量为加载量的两倍。

4)试验终止条件:当出现下列情况之一时，可终止试验:a．沉降急剧增加，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;b．累计的沉降量已大于压板宽的6%，即90 mm;c．总加载量已大于设计要求压力值的两倍。

5)荷载试验成果分析:按设计要求复合地基承载特征值为300 kPa，故试验荷载终值以600 kPa控制。3组复合地基试桩每级荷载下的沉降及稳定时间分别见表1，表2。

表2 J3号复合地基静载荷载试验结果汇总表

表3 3组复合地基静载试验数据分析表

由3组单桩复合地基静载荷载试验曲线分析，3组试验的P—S曲线基本上属缓变型，可由相对沉降量来确定复合地基承载力特征值。由表3可以看出，3组桩的单桩复合地基承载力特征值均满足《建筑地基处理技术规范》要求。因此，复合地基承载力特征值可按300 kPa考虑，满足设计要求。

5 低应变动力检测

5．1 检测原理

低应变反射波法测试就是利用自由落锤(或力棒)在桩头施加一小冲击扰动力F(t)，激发一应力波沿桩身传播，然后利用速度检波器或加速度传感器接收由初始信号和由桩身缺陷或桩底产生的反射信号组合的时程曲线(或称为波形)，最后利用信号采集分析仪对所记录的带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录作出对桩身完整性的判断。

设桩身某段一分析单元，其桩身介质密度、弹性波波速、截面面积分别用P，C，A表示，责令Z=PCA，并称为广义波阻抗。当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的P，C，A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。当激发一维平面应力波沿桩身传播，到达一与传播方向垂直的波阻抗界面时，根据应力波理论，将产生反射波及透射波。反射波法就是利用桩身不同状况下(如缩径、夹泥、离析、断裂、扩径)应力波速度量的反射、透射与入射的相位关系及幅值来作分析。

5．2 现场检测技术

1)根据现场实际情况选择合适的激振设备、传感器，检查测试系统各部分之间连接是否正常。

2)桩顶应凿至新鲜的混凝土面，并用打磨机将测点和激振点磨平。

3)传感器的安装可采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，并且与桩顶面垂直。传感器宜安装在距桩中心1/2～2/3半径处。

4)短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振，长桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振。

5)采用力棒激振时，应自由下落;采用力锤敲击时，应使其作用力方向与桩顶面垂直。

5．3 完整性分类及判断标准

Ⅰ类桩:桩身完整，可正常使用。桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。Ⅱ类桩:桩身基本完整，有轻度缺陷，不影响正常使用。桩端反射较明显，但有局部缺陷所产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围。Ⅲ类桩:桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。桩端反射不明显，可见缺陷二次反射波信号，或有桩端反射但波速明显偏低。Ⅳ类桩:桩身有严重缺陷，对桩身结构承载力有严重影响。无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。