低应变法在桩基完整性检测中的应用研究

2020-01-19朱建文

四川水泥 2019年12期

朱建文

（泰州中昱工程质量检测有限公司，江苏泰兴 225400）

1 低应变法的检测原理

低应变法在进行桩基检测时，基于弹性传播理论，设定桩身为一维均质杆件具有连续弹性，采用桩基桩顶锤击法产生应力波向下传递，引发桩身质点的规律性震动，当应力波向下传递遇到桩身的缺陷部位，由于受到阻碍发生变化，即可判断出桩身的缺陷位置。应力波通过桩身向下传递的过程中，会产生透射波和反射波。应力波从而形成新的质点的振动也就是反射波。反射波通过桩身反方向传递回地面，桩身顶端的传感器接收到反射波，就会形成反射波形，反射波形成为判断依据，根据反射波形的参数进行推测，可以初步判断出桩身缺陷的深度，桩身缺陷的类型要根据其相位和幅值进行推测才能得出[1]。

2 低应变法的检测局限性及注意事项

2.1 低应变法的检测局限性

在进行桩基完整性检测中，低应变法检测仪器简单、便携、操作不繁琐，检测费用低，而且检测结果可靠性高等。但是，低应变法在进行桩基完整性检测中也有局限性。

1.检测结果对桩身缺陷不能全面地反映出来，只是提供参考，要靠人来判断，评价不全面。低应变法对桩身只能做出有无缺陷分析和评价，目前，还不能准确地得出缺陷的大小形状做出定性定量的综合分析和评价。

2.低应变法会受到不同地质条件的影响。采用低应变法进行桩基完整性检测，在进行检测之前，需要先掌握地质条件、桩型类别，掌握不同的地质与桩型的静动对比系数，这一点的难度比较大。

3.低应变法检测嵌岩桩时，桩身混凝土的阻抗与桩底岩质阻抗接近，应力波传递到桩底时不会停止，而是继续向下传递，一直到衰减为零，这就导致无法生成反射波形的情况。

2.2 低应变法在桩基完整性检测中的注意事项

针对低应变法的检测局限性，为了保证检测结果的相对准确，降低其局限性给检测工作的开展，带来的影响，提高检测结果的准确性和可靠性，采用低应变法要注意做好以下工作。

1.对检测桩桩头进行处理。进行检测之前，先对桩头进行处理，使用力棒激振基桩的桩头，使表面平整和均匀，减少因为桩头不平整对结果的影响，提高检测结果的可靠性。因此，要安排工人对桩头进行处理，去除混凝土浮浆，使桩头平整、均匀。力棒激振桩头的同时，在桩头接收应力波信号。

2.基桩的混凝土强度必须达到标准要求。混凝土的强度如果不能达到标准，那么检测工作就没有实际意义，检测信号也没有效。因此，要低应变法对桩基完整性检测的可靠性，就要让混凝土先达到标准再做检测。《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2014）中规定，桩基在接受检测时，混凝土强度应当达到“设计强度的70%以上，应达到15MPa 以上”。在进行桩基完整性检测之前，混凝土的龄期和强度要达到《规范》的要求[2]。

3 应用低应变法进行桩基完整性检测的工程案例

3.1 工程概况

某高层建筑为综合写字楼，框架剪力墙结构，地上19 层，地下2 层。本工程为高层建筑，对桩基承载力要求高。采用预应力高强混凝土管桩式桩基。桩基建造以后，为检测质量是否达标，应用低应变法进行桩基完整性检测。检测仪器设备采用的是“武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-1616K（S）型24 位浮点桩基动测仪”，传感器是“朗斯测试技术有限公司LC0154TA 型内装压电加速度传感器”。传感器安装在桩顶，接收力棒激振产生的桩底部和桩之间的应力波，利用高新技术对多通道滤波以及指数放大进行数字频谱分析，大幅度提高了桩基完整性检测的信号噪声比例，保证了检测结果的可靠性和准确性。

3.2 检测结果分析

通过对实际检测反射波形的综合分析，本工程的桩基结构检测的结果分为四类：Ⅰ类：桩身完整，无缺陷；Ⅱ类：桩身存在缺陷，缺陷轻微，对结构的承载力和使用性能不会造成不良影响；Ⅲ类：桩身有缺陷，缺陷比较明显，影响结构的承载力和使用性能；Ⅳ类：桩身存在重大缺陷，必须进行施工处理。该综合写字楼应用低应变法进行桩基完整性检测的管桩556 根，根据检测结果对桩身的完整性判断，得出结论：Ⅰ类桩基共计404 根，桩身完整，无缺陷，见图2；Ⅱ类桩基共计106 根，桩身存在缺陷，缺陷轻微，见图3；Ⅲ类桩基共计33 根，桩身缺陷比较明显，见图4；Ⅳ类桩基共计13 根，桩身存在严重，见图5。

4 低应变法进行桩基完整性检测的应用展望

低应变法在进行桩基检测时，基于弹性传播理论，设定桩身为一维均质杆件具有连续弹性。在实际工作中，在桩基土的作用下，这一设定会受到影响。因此，要解决理论与实际不对应要从两个方面加以改进。一方面，研究探索在三维模型中应力波的传递规律，从而获得更接近实际工况的应力波数据；另一方面，可以探索人工神经网络理论和小波信号的应用，以小波信号对桩身进行缺陷检测和分类，提高检测效率。