低应变反射波法在桩基检测中的应用研究

■周小康 ■惠东县建筑工程质量检测站，广东 惠州 516000

进入21世纪以来，我国建筑工程行业得到了快速的发展建设，工程竣工后使用过程的舒适性、稳定性和安全性是工程施工的目标。而建筑工程的桩基对工程整体的适用性能、质量有着不可忽视的作用。可是如何确保桩基施工的质量成为建筑工程基础施工的不可忽视的问题。桩基检测技术不仅可以有效的检测出桩基的最大承载能力，而且还可以科学的检测出桩基的完整性，进而科学的评估桩基的施工质量。

1 常见的桩基施工质量问题

1.1 桩倾斜度过大

桩倾斜度过大，其主要是指在钻孔结束后，其孔径垂直度存在偏差，其倾斜度不满足桩基设计相关规范的要求。研究发现，导致桩基出现倾斜度较大的原因是多方面的。其中，最根本的因素是在架设钻机过程中，钻机出现偏斜，而导致钻孔出现倾斜，然后在放钢筋笼时也相应发生较明显的倾斜。若桩基的倾斜超过规定的范围，则桩基作废，需要重新打桩。

1.2 桩的完整性存在缺陷

在工程项目桩基质量检测过程中，常检测出桩基内部存在局部断桩质量问题。研究表明，桩基断桩的原因主要是在桩基施工过程中，提取导管的速度较快，造成混凝土中夹杂泥砂颗粒，造成桩身的断桩。而断桩对桩基的承载能力影响较大，若检测出桩身出现断桩问题，需要重新进行施工。这样不仅增加了施工成本，还延误了施工工期。

1.3 单桩承载力不足

桩基验收检验过程时，单桩承载力不足的问题也经常出现，并且危害极其严重。因为桩基出现承载力不足，不能支撑设计的压力，则会影响周围其他桩基，进而影响整个桩基础的施工进度。由此可见，桩基的承载力检验是道桥桩基施工质量验收的主要工作。

2 常见的桩基检测技术

2.1 高应变法

高应变法的检测原理主要是利用大小为单桩极限承载力1%铸钢或者是重锤，在与桩基的顶部有10～20米的高度处自由的下落，给桩基的顶部以竖向的冲击力，致使桩基与土体之产生一定大小的相对位移，桩基的侧向阻力与桩尖的土体的阻力得到相应的发挥，然后在用仪器桩基的顶部接收信号，根据接收的信号进行评判桩基的承载力是否符合桩基规范的要求。此外，还可以检测桩基是否完整。

2.2 低应变发射法

低应变反射法检测的主要原理是在桩基的顶部得到一瞬间的低能量瞬态震力作用下时，在桩顶产生沿桩身向下的纵向振动的速度波，当波速波在向下传播途中，如果与变异波相遇到，则会阻抗速度波继续向下传播，且速度波会产生反射与透射现象，当反射波传输到桩基的顶部时被安装在桩基桩顶的传感器设备接收，这样就可以得到相应的动态波形，然后仪器对反射波进行采集记录，根据反射回来收集到的速度波的基本特性，就可以判断桩基的质量。

2.3 声波无损检测

声波无损检测，主要是利用在混凝土结构声学检测技术的基础上发展而来的，其主要检测桩基的完整性。其主要对在撞击中传播的应力波进行分析，如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变，如果应力波在桩基中均匀传播，则表明桩基的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化，则表明沿桩基在长度方向上存在缺陷。同时，在桩基存在缺陷部位应力波将发生突变，从而使得应力波发生透射波、反射波或者散射波等现象。由于，无损检测对桩基不产生破坏，所以特别适用于桥梁工程的桩基完整性的检测工程中。

3 低应变反射波桩基检测技术

主要原理是在桩基的顶部得到一瞬间的低能量瞬态震力作用下时，在桩顶产生沿桩身向下的纵向振动的速度波，当波速波在向下传播途中，如果与变异波相遇到，则会阻抗速度波继续向下传播，且速度波会产生反射与透射现象，

3.1 检测桩基前的准备工作

(1)在桩基检测以前，首先要获取桩基的施工材料，从而明确桩基的施工工艺、桩径、桩长、成桩日期、混凝土强度等;(2)在进入桩基检测现场后，先观察桩头的完整性，轻敲桩头，从而基本了解桩基的施工质量，例如，桩基的顶部是否存在夹泥、桩头混凝土浇筑疏松、桩头潮湿等;(3)在检测前，还需要将桩基顶部的钢板切开，并清理桩头的混凝土浮浆以及混凝土疏松部位，直到桩头露出密实的混凝土时。

3.2 桩基检测基本假设

在检测中有以下假定:桩基材料分布均匀;桩基等截面的细长杆;桩基变形中其截面保持为水平面，其截面保持平行;桩基截面上应力分布均匀。桩基混凝土结构中纵波波速、缺陷位置可根据下式进行分析:c=2L/t。

上式中:C为桩基中纵波的波速，m/s;L为桩长，m;t为反射波到达桩顶面的时间。根据检测仪器屏幕上显示出的波形曲线，可判断出桩基质量。

3.3 桩基检测的数据处理

(1)完整桩。若桩基的施工质量良好，则桩身低应变反射波检测的速度波表现光滑完整，并且有完整的桩底反射信号，波速均匀。例如图1所示为某桥梁钻孔灌注桩基低应变反射波完整桩，其中桩径1200mm，桩长为47m，检测波速设置为3860m/s。

图1 完整桩速度波形图

(2)钢护筒引起的桩身缩径。由于在钻孔灌注桩桩顶浇筑混凝土时采用钢护筒，使得桩基直径增加，从而导致在桩基检测中表现为缩径。如图2所示，其桩基直径为1.5m，桩长23m，根据低应变速度波形图可以看出在桩基2.3m处存在缩径问题。而经查验施工记录，在桩基顶部混凝土浇筑施工时，设置了钢护筒，其壁厚为8cm，且与桩身形成整体，这就使得桩基直径增加到1.64m，因此在护筒底部表现为明显的缩径问题。人工挖孔桩，在遇到比较厚的流塑状淤泥层时，桩孔护壁通常采用钢护筒。

图2 钢护筒引起缩径问题

(3)断桩。在桩基的低应变反射波中，断桩的速度波形图中表现出末端有90°弯钩。在楼层，填充墙净高如果大于4m，则砌体每1200mm高则需增设一个2Φ6.5钢筋，钢筋横向Φ6.5@250，需哟啊拉通，砼强度等级C20，60mm厚度的板带。

(2)对每一板墙，在施工前，首先需做的便是绘制排版图。通过绘制排版图，雀斑上下错缝搭接不出现错误，严格控制搭接长度，控制在砌体长度的1/2左右，不小于150mm。如果无法满足要求，则需要放置拉结钢筋。

此外，内、外墙转角位置、中缝交接位置等，都要把砌体接槎，交错搭接处理。水平灰缝15mm、垂直灰缝20mm。而对于顶砌砖，在填充墙砌至顶砌砖下一皮砖的情况下，至少7d再砌，严格杜绝出现顶砌与梁板连接处裂缝的情况，顶砌砖以60°左右角度砌筑。

2.6 抹灰工艺、工序引起的空鼓、开裂及其防治措施分析

在抹灰施工之前前，需要根据相关的规范要求，在不同界面处钉挂≥200mm宽铅丝网;第二，在安装管道剔槽、接线盒等位置，都需要悬挂铅丝网。

图3 填充墙与砼交接处挂网示意图

(1)在施工中，需要基层清理干净，特别是在拆模之后，会留下大量的木屑子等杂物，需要把这些杂物清除干净，然后子啊墙面浇水。做好这两项工作，则在抹灰后砂浆中，砂浆中的水分便不容易被基层吸收，自然与水泥水发生反应，生成施工所需的水泥石，粘结力会大幅增强。

(2)配制砂浆和原材料质量需要严格检验，确保符合要求。而在施工的过程中，材料的使用应恰当，聘请专业的人员把关，严格控制原材料、砂浆的配比，确保抹灰面的质量不出现问题。

此外，抹灰面不平，阴阳角不方正、不垂直等问题，在抹灰之前，需要做好灰饼(在阴阳角需先找方)等工作，从而保证抹灰面的外观不受影响。

3 结语

在我国城市化进程中，拆迁问题是一个影响比较大的问题，因此，施工单位必须重视拆迁安置房的质量，确保质量不出现问题。否则，可能会引发群体性事件。在本文中，笔者结合自身的工作实际和工程实例，从拆迁安置房当前存在的问题和预防措施等两方面分析了该命题。

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［2］陈丹.建筑师眼中的拆迁安置房现状与对策［J］.建筑论坛与建筑设计，2012(9).

［3］陆勇.拆迁安置房的质量问题与对策［J］.中国房地产，2010(23).

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