承台-基桩低应变法实测曲线分析

2020-09-05杨晓娟合肥市建设工程监测中心有限责任公司安徽合肥230001

安徽建筑 2020年9期

杨晓娟（合肥市建设工程监测中心有限责任公司，安徽合肥 230001）

0 引言

低应变法检测基桩完整性，因其快速、便捷和经济等特点，在基础检测过程中广泛应用，应用范围不仅仅包括工业与民用建筑、道路桥梁、港口码头等工程的桩基基础，还应用于输变电路铁塔等桩基基础。

低应变法检测基桩完整性时，其测试原理：在桩身顶部进行竖向激振，桩的质点受迫振动产生沿桩身向下传播的应力波，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积变化部位，应力波就会发生反射。利用基桩检测系统将这些包含有桩身质量信息的反射信号接收，通过对反射波的波形、振幅、频谱和相位的综合分析，从而判断被测桩的桩身结构完整性，对桩身存在缺陷的部位和相对程度作出判断[1-2]。

目前，国内外对承台-基桩低应变法检测的研究有了较丰硕的成果。文献[3-4]对应力波在平台-基桩系统传播进行了试验研究和数值分析模拟研究，文献 [5]建立了存在上部结构的群桩模型，在承台不同位置激振，桩身不同位置拾振，用有限元分析软件进行了数值分析研究，文献[6]通过交错网格差分法开展了三维桩土条件下承台-桩低应变动测研究。本文通过对安九铁路（安徽段）电力迁改工程某线承台-基桩的低应变法实测曲线对比分析，确定承台-基桩最优低应变法检测方案。

1 工程概况

安九高铁自新安庆西站引出，终点为九江市庐山站，正线全长170km，是北京—合肥—安庆—南昌—深圳南北快速客运通道的重要组成部分，已被列入国家“十二五”规划。安九铁路（安徽段）电力迁改工程某线位于安徽省怀宁县，本工程由安徽宏源电力设计咨询有限责任公司勘察和设计，安徽津利电力发展有限公司施工，安徽新能电力工程监理咨询有限公司监理。

检测桩测试概况表1

2 工程地质情况

根据勘察单位提供的勘察报告，结合该场地钻探和测试资料，场地地基土构成层序自上而下分别为：

第①层--杂填土（Q4ml）：棕色～黑色～棕黄色，该层主要由砂土、粘土、风化石颗粒等堆填，其间夹杂块石、砾石，松散，湿。回填时间短，具高等压缩性，承载力低，成层分布，层厚0.2m～1.2m。

第②层—全风化花岗岩：棕黄色～褐黄色～粉白色，岩体风化成碎块状、颗粒状，夹有少量粘土矿物如矸石，芯手可折碎。结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。实测圆锥动探试验击数N63.5=12～16击，承载力特征值fak=320kPa。压缩模量Es=21MPa。结构密实，具有低等压缩性，承载力高。成层分布，层厚为13.2m～16.6m。

第③层—强风化花岗岩：黄色～棕黄色～麻白色，偶见褐红色，局部孔位见矸石，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不宜钻进。结构密实，具低压缩性，承载力高。实测重型圆锥动探试验击数 N63.5=25～31击，承载力特征值fak=450kPa，压缩模量Es=25MPa。成层分布，此层未揭穿，最大揭露厚度为8.2m。

3 检测设备及方法

本次测试采用的仪器设备为武汉岩海工程技术开发公司研制的RS-1616K（S）型基桩检测仪（编号：KS130104A），使用的传感器是朗斯测试技术有限公司生产的LC0154TA型内装IC压电加速度传感器（编号：SN-Z471）。

4 数据采集

选取该工程A#承台-桩进行低应变法检测，承台尺寸3.2m×3.2m×1m（长×宽×高），桩径1200mm，桩长8m，桩身混凝土设计强度等级为C30。如图1所示，在承台顶部3个位置分别布置传感器，利用黄油做耦合剂，传感器安装与承台顶面垂直。承台中心（即基桩中心）处用尼龙锤敲击，每个检测点记录3～5个有效信号。

5 完整性评判标准

文献[7]依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014），桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地基条件、施工情况，按表2所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。

6 数据分析

根据以上低应变法获得的检测数据信号，使用低应变分析程序进行分析，可以得到3条不同位置的桩顶振动速度时域曲线，3条曲线均可以观察到不同程度的承台反射、面波反射和桩底反射。再用有限元分析软件进行数值分析研究，可以得到在承台中心激振，不同位置拾振点的桩顶振动速度时域曲线对比（3条曲线对比图如图2所示）。通过图2可以看出，在入射波后出现明显的承台反射和面波干扰信号，当激振点在承台中心位置时，传感器放置于承台上对应桩边缘处承台反射和面波干扰较小，桩底反射位置清晰。