低应变法动力检测在工程实例中的应用

文/黄富军 广州继善建筑技术有限公司 广东广州 511453

建筑工程中桩基的检测工作非常重要，是降低工程造价和增强社会诚信的重要管理措施，也是工程质量的重要保障。合理运用桩基检测技术可以找出桩基在成桩时存在的质量缺陷和隐患，方便及时做出补救措施，减少和避免工程质量隐患发生，保证了工程质量和进度。其中低应变动力检测方法简便快速，检测费用较低，对现场条件要求不高，可随机抽样检测，抽样检测率高，因此发展比较迅速。

1、低应变动力检测原理和优缺点

低应变动力检测法指通过对基桩桩顶施加较低的激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。低应变动力检测的方法很多，比如反射波法、机械阻抗法、动力参数法等。它的优点是简便快速，检测费用较低，对现场条件要求不高，但如果桩身的阻抗多变时，此法很难准确检测及评价桩身完整，结果并不准确。因为地质条件复杂多变，技术人员应不断在实际工作中实践，积累经验，改善桩基动力检测技术，合理运用方能准确评价桩基。下面我们从一工程实例来分析低应变动力检测法的应用。

2、低应变法动力检测应用

2.1 工程概况

某工程地上拟建1 栋10 层高层，并设两层地下室，总用地面积约为13777m2，建筑面积约为29520m2，拟采用的基础类型为桩基础，结构类型为框架-剪力墙。基坑支护周长约为630m，基坑深度为11.8～16.8m，基坑安全等级为一级。基坑支护采用支护桩+锚索支护形式，基坑整体采用Ф600 双管旋喷桩封闭止水。支护桩有支护钻孔灌注桩，施工必须确保设计桩长及桩端进入持力层的深度，混凝土强度等级为C30，高压旋喷桩钻单轴抗压强度为2MPa，锚索采用3×7Ф5 钢绞线，成孔直径不小于150mm；喷锚面积约10500m2，喷锚采用C20 混凝土进行喷射，设计喷身砼厚度有50mm、100mm。

我司受委托对该项目设计施工总承包的支护混凝土灌注桩进行低应变检测，主要目的是对桩身结构完整性进行检测。根据有关规定并与甲方协商，结合该工程的具体实际情况，确定本次试验要检测的工程桩共97 根。

2.2 仪器设备

低应变检测仪器采用某司生产的RS-1616K（S）基桩动测仪，并事先经过华南国家计量测试中心检定，检测仪器有严格的使用、检查、维修记录。瞬态激振设备采用专用的能激发宽脉冲和窄脉冲的多功能手锤、多功能力棒。检测设备及现场联接见下图。

图1 基桩反射波法检测仪器设备现场连接示意图

2.3 成桩情况

根据委托单位提供的设计及施工资料，该工程基桩采用的桩径为Ф1000mm 的混凝土灌注桩，设计桩长为13.95m～21.40m，设计混凝土强度等级为C30。

2.4 检测前准备工作

首先测试前，委托单位应提供详细工程名称及地点，还有建设、勘察、设计、监理、施工单位的名称。并给出该工程的地质勘察报告、工程桩设计资料、施工记录以及桩基础施工平面图。

其次被测的桩需长度小于50m，长径比大于5，混凝土强度至少达到设计强度的70%，或其预留立方体试块强度不得小于15MPa 方能满足要求。另外受检桩顶面需具有足够的强度及桩顶周围有足够的工作范围，桩顶上外露的主筋一般可向外弯，以不妨碍手锤的正常敲击为宜。桩顶面需平整，没有积水、淤泥、浮浆、裂隙等不良情况，还要排除可能的噪声干扰源。检测点直径约10cm，每根桩的检测点数不应少于3 个，要用砂轮机磨平，检测点磨好后的桩面要保持平整，均匀分布，且测点位置宜在桩半径的1/2～l/3范围内，且至少离开桩的主筋10cm。

2.5 现场检测注意事项

⑴使用重量合适的激振力锤，桩身上部缺陷的反射信号用窄脉冲获得，桩底或桩身下部缺陷的反射信号则用宽脉冲来获取，激振方向沿桩轴线方向，确保传感器与桩顶面垂直且与桩身轴线一致，并紧贴桩顶面，使其在工作中不产生滑移、松动。

⑵当随机干扰较大时，可采用多次激振接收进行叠加平均处理，若仍然不理想，则必须想法排除干扰或等干扰源消失后方可进行检测。

⑶每根桩均应进行多次激振，重复测试，多次测试的结果应有较好的一致性，当多次测试结果的一致性不理想时，应改变锤击点或改变传感器的安装位置等，重复测试，直到达到要求为止。

2.6 采集数据及评价分析

现场检测工作结束后，把实测结果回放到计算机中，将各桩实测数据文件存盘，并作好记录。接着对数据进行计算处理和分析，适当地采用指数放大以提高对桩中下部和桩底信号的识别能力，指数放大倍数以能识别桩底反射波为宜。由反射波信号来确定桩底反射波到达时间或桩间反射波到达时间，进而用于计算整桩的平均纵波波速或推测桩身异常的位置。根据实测曲线的振幅、频率及相位的变化情况、反射波的强弱及其到达时间进行桩身结构完整性的分析或评价。

2.7 检测结果

本次检测97 根支护工程混凝土灌注桩，其中Ⅰ类桩90 根，占所测桩数的92.8%；Ⅱ类桩7 根，占所测桩数的7.2%；Ⅲ类桩 0 根，占所测桩数的0.0 %；Ⅳ类桩 0 根，占所测桩数的0.0 %。

结语：

低应变检测法具有快速简便，经济实用的优点，但存在测桩盲区、大直径桩的高频干扰、嵌岩桩等问题，一般只适合检测桩的完整性，在检测截面桩完整性和多接头管桩等方面还难以判定。因为理论假设和各种因素影响，每种检测方法都有一定的局限性，我们在实际应用过程中要根据实际情况充分利用已经掌握的各种方法的优势来解决问题，综合利用，扬长避短，用形式多样的检测方法来做综合性的分析判断，利用多种方法验证检测，不断积累经验，提高检测水平，改善检测设备，才能为建设工程提供更准确可靠的检测结果。另外改善现有仪器的性能和质量，不断开发新的仪器对提高检测质量也非常重要。