低应变基桩完整性检测技术研究

孔丹伟

【摘  要】随着国民经济快速发展，人民及社会财富迅速增加，高层建筑不断拔地而起，且层高与建筑体型增加及地下空间的开发，桩基作为建筑工程中应用最广泛的基础形式，其桩身质量格外重要。基桩质量的好坏直接影响上层建筑物的稳定安全性。文章主要对低应变检测管桩的局限性进行了分析，主要包括地面本身局限性、低应变理论适用性以及管桩结构的特殊性等，之后对综合分析法的必要性、相应的准备工作以及具体实施进行了研究。

【关键词】低应变;基桩检测;完整性

1 引言

基桩检测技术是检测和判定基桩质量的主要方法与唯一标准，选择适宜的基桩检测技术能够确保检测结果的准确性与可靠性。常见的基桩检测方法有静载试验法、钻芯法、声波透射法、超声检测法和低应变反射法。其中，低应变反射法具有快速、无损、经济等应用优势，在基桩检测中应用较为广泛。为保证基桩检测的可靠性和准确性，有必要深入研究低应变反射法的应用要点。

2 低应变检测法的概况

2.1 低应变反射法应用优势

相对于高应变检测方法，低应变反射方法具有操作简单、快速灵活、效率高、成本低等特点，尤其适应于数量多、面积大的基桩检测，对基桩几乎不产生任何影响，具有显著的应用优势。

2.2 低应变反射法应用局限性

低應变反射法存在一定的局限性，检测结果无法直接量化，对桩的长径比有一定的要求，长径比（L/D）应控制在5～40以内，不太适用于墩基和特长桩。同时，当该方法无法检测到桩底时，桩长及桩强度无法进行基本的判定。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）有关要求，桩身完整性检测不得仅使用低应变反射法检测;根据福建省住房和城乡建设厅《关于进一步规范桩基检测的通知》（闽建建[2017]1号）有关要求，桩基工程存在下列情形（3节及以上的预制桩;桩长超过40m;低应变法检测桩底反射不明显的桩）之一的，其桩身完整性检测不得仅采用低应变法，且采用低应变法之外的检测方法进行检测的桩数量不得少于桩身完整性检测总数的1/3（当只能采用高应变法时，检测数量不得少于桩身完整性检测总数的1/6且不少于5根）。因此，在使用低应变法检测基桩时，检测单位应配合其他方法使用。

3 桩身完整性判定

根据成桩质量不同，桩身的缺陷主要有断裂、缩径、扩径、夹泥、离析等类型。对于完整桩，其时域波形图只在底部出现同相或反相的反射波。而断裂桩的时域波形图波幅较大，出现多次反射，并且无桩底反射波;缩径桩的时域波形图在缩径部位出现同相波幅，无多次反射，具有桩底反射波;扩径桩的时域波形图在扩径部位出现反相波幅，无多次反射，具有桩底反射波;夹泥桩的时域波形图在夹泥部位出现同相波幅，出现多次反射，其波速一般检测不到;离析桩的时域波形图在离析部位出现同相波幅，波幅有大有小，一般也会出现多次反射，轻度离析桩具有桩底反射波。对于缺陷的程度，一般根据反射波的幅值进行定性确定，缺陷的位置则根据 L=CTx/2 确定。C 为弹性波波速，Tx为反射波时间。综合波形图分析、地质资料、成桩工艺等《建筑基桩检测技术规范》按桩身的完整性将桩分为Ⅰ类桩、Ⅱ类桩、Ⅲ类桩、Ⅳ类桩。其中Ⅰ类桩为桩身完整的桩;Ⅱ类桩桩身有轻微缺陷，但不影响桩身结构的承载力;Ⅲ类桩桩身有明显缺陷，对桩身结构的承载力有一定影响;而Ⅳ类桩桩身存在严重缺陷。

4 低应变基桩完整性检测技术的应用

4.1 工程概况

某高层住宅桩基工程所在土层由上到下分布为：①砂质蓬松土、②粉细砂、③坚硬粉质黏土、④密实性粉质黏土，设计采用钻孔灌注桩并以第④层密实性粉质黏土作为桩端承力层。基桩施工完成后决定采用低应变进行桩身完整性检测。

4.2 准备工作

第一，在将管桩运输到施工地点之后，相关监理部门要对管桩外观质量、尺寸、型号、规格等进行全面检查，与此同时，检测部门也要对这些管桩进行抽样检测，以确保其质量达标;第二，在对钢筋进行收集的过程中，监理部门、建设部门等，需结合实际情况，对钢筋布置、钢筋直径、钢筋数量、端板尺寸等进行妥善记录，与此同时，还要对焊缝质量、钢筋尺寸、钢板厚度等进行检查，若布桩较为密集，还要妥善记录好桩顶标高变化;第三，若施工现场条件允许，还要对工程中钻孔进行灯光照射检查，判断其是否存在渗水现象，以免出现错位、破损的问题，同时做好妥善记录，发现问题及时处理

4.3 桩顶清理

在低应变反射检测前，如基桩表面存在浮浆或杂物，在激振时会产生反向脉冲，进而影响检测结果的准确性。因此，检测人员应确保传感器连接位置、锤击位置的干净、平滑、无杂物，及时清除基桩混凝土残渣、浮渣、石块等，并使用打磨机将平面打磨光滑，直至露出新鲜含骨料的混凝土面为止，以免因平面不平整或杂物影响锤击的方向，以便于传感器安装与激振锤击。如桩顶存在浮渣时，将难以桩顶材质与桩身材质的一致性，对测试信号质量、应力波正常传递造成不良影响，进而影响检测结果的准确性。

4.4 现场检测

低应变反射检测前，检测人员应检查传感器、信号放大器及信号采集器等设备确保运行正常和电量充足。检测人员应尽量选择桩平面中心作为击振点。在实际检测中，针对浅部位的缺陷，应选用坚硬材质且质量较小的激振设备，由于其重量小、能量小、脉冲窄，能够较为准确地判断缺陷位置;而针对桩底或深层次的缺陷应当选用重量较大且材质偏软的材质，能量大、脉冲较宽、衰减小，能够较为全面地检测桩身缺陷，采用软质激振设备能够降低对基桩的损伤。在低应变反射法检测时，应注意不同测试点对应的一致性，不含零漂及高频干扰。低应变检测时，检测人员应随时检查采集信号质量。根据现场信号检测情况，及时调整锤击脉冲宽度及采样频率，以便于准确测定缺陷位置。反射波法检测桩基完整性要依据不同的桩而选择不同的锤和锤垫。一般来讲，桩越长，应选择越软、越重、直径越大的锤;桩越短，应选择越硬、越轻、直径越小的锤。敲击时应使力尽量垂直于桩头，有利于抑制质点的横向振动。应防止二次敲击，避免后续波的干扰。低应变检测中经常会发现在入射脉冲首波后会有一个较大的的反相波形，成为反响过冲。造成这种现象的原因包括：传感器未安装牢固或距离激振点过近;桩头混凝土松动，遇到下面一层好的混凝土产生反射;桩身扩径所致。此外，现场一般要求获得 3 条重复性好的测试曲线。

5 结束语

总之，在今后发展过程中，相关检测人员一定要对低应变法应用局限性有所认识和了解，特别是预应力混凝土管桩，不能只凭借检测信号就下定结论，还要对相关检测资料进行掌握，具体如设计资料、监理资料、施工资料、现场勘查资料等，在此基础上进行综合分析和判断，如此才能得出客观合理的结论，为检测结果精准性提供保障。

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（作者单位：丹阳建设工程质量检测中心）