低应变在实际检测工程中的正确应用

　　一、前言

　　目前在检测基桩桩身完整性检测中，低应变反射波法是国内外检查桩身质量最为有效、广泛、最简单、最快速而且最经济的一种检测手段，可以达到对大量的桩基础短时间内进行大面积的普查，为保证工程质量提供明确的指引。但是由于低应变反射波法还存在着一定的局限性并且桩基础的检测是属于隐蔽工程，对于检测结果往往不能直观的验证其真实性和准确性，因此，在个别的特殊情况下，仅仅凭以往的经验是远远不够的，本文就借工程实例对此稍作分析。

　　二、基本原理

　　低应变反射波法测桩基本原理，即首先将桩体简化并假设为一维弹性杆件模型，且定义波阻抗概念来描述桩身截面变化，然后根据弹性波的传播理论，通过桩顶的激励作用使桩身内部产生波动，由安装在桩顶的加速度型或速度型传感器接收不同波阻抗截面的反射波，记录下自桩顶至桩身弹性波传播的幅值-时间曲线，最后由曲线相位和幅值变化情况即桩身波阻抗的变化情况，判断桩身缺陷性质，确定缺陷位置，计算桩长，并由实测波速定性评价桩身混凝土强度。然而所有低应变的基本原理和得出的相应的结果都是建立以下假设前提条件上的：

　　1、首先将桩体简化并假设为一维弹性杆件模型，以一维波动方程为理论基础，当给桩顶不论是振动还是锤击等激励能量时都以应力波的形式沿桩身传递，传递过程是以一维波动方程为数学模型的;

　　2、假设桩为等截面细长杆，且四周无侧阻力作用;

　　3、当给桩顶不论是振动还是锤击等激励能量时杆件截面变形仍然保持平面，杆件变形与受力成正比。

　　三、工程实例

　　实例1

　　广州南沙某工地，采用桩基础为Ø600、Ø800的钻孔灌注桩，桩长均为12～17m，地质情况为：10.60 m以上为淤泥，流塑，含粉细沙，局部成软塑状;10.60～12.60砂质粘土;10.60～15.60花岗片麻岩，中等风化。共检测91根桩，其中9根判定为Ⅲ类桩，

　　抽芯结果：1-15#桩，10cm沉渣，9.47微风化片麻岩，裂隙发育，未达到设计要求。

　　4-16#桩，桩径800mm，设计承载力特征值2800kN，先进行抽芯检测，14.17～15.43由沉渣和强风化花岗片麻岩，遇水软化，未取到芯样;在这种情况下，施工单位对该桩进行了灌浆补强处理后，再进行了静载检测，总沉降为45.84mm，根据规范承载力的判定标准，该桩极限承载力为5040kN，特征为2520kN，未达到设计要求。

　　该工地的桩，长径比>1/10，可视为细长杆，且桩周土为淤泥，阻力小、阻抗变化小，完全符合应变的基本原理的假设前提条件，因此低应变对该工地桩的缺陷反应十分明显，判断十分准确

　　但是越来越多的情况下并非所有低应变检测的桩都符合低应变的前提假设，这样往往会对低应变的检测结果有严重的干扰，导致低应变检测结果的不可靠，导致严重误判。

　　实例2

　　广州黄埔区某工地，工程总桩数为310根，采用桩基础为Ø1000、Ø1200的冲孔灌注桩和人工挖孔桩，桩长均为10～15m，地质情况从上到下分别为淤泥、淤泥质砂土、细中砂、粉质粘土、全风化砂砾岩、强风化砂砾岩、中风化砂砾岩;地下水水量较大。

　　先进行了低应变检测，未发现Ⅲ、Ⅳ类不合格桩，但是，抽芯检测结果却出现30%左右的Ⅲ、Ⅳ类桩，经多方同意，对低应变所检测过的桩再次进行抽芯扩大抽检，以下是部分低应变实测曲线与抽芯结果的对比：

　　抽芯结果：A23#桩：0～2.02m为纯水泥砂浆胶结。4.65m～7.0m芯样破碎呈碎块状，完整性为Ⅳ类。桩底无沉渣，持力层为中风化，不满足设计微风化要求。

　　A75#桩：10.08～10.90m有混泥，完整性为Ⅳ类。抗压强度为29.7Mpa,不满足设计C30要求，桩底无沉渣，持力层为中风化，不满足设计微风化要求。

　　B57#桩：之一孔14.02～14.85m和之二孔14.72～14.82m松散破碎芯样破碎呈碎块状，完整性为Ⅳ类。抗压强度为20.2Mpa,不满足设计C30要求，桩底无沉渣，持力层为中风化，不满足设计微风化要求。

　　B61#桩：之一孔14.29～14.82m芯样破碎呈碎块状和之二孔11.74～15.66m胶结较差，完整性为Ⅳ类。抗压强度为7.0Mpa,不满足设计C30要求，桩底无沉渣，持力层为微风化。

　　B123#桩：之一孔14.45～15.20m芯样破碎呈碎块状，完整性为Ⅳ类。抗压强度为25.1Mpa,不满足设计C30要求，桩底无沉渣，持力层为微风化。

　　低应变的结果与抽芯的结果完全不一致，低应变检测单位对已经抽芯的桩再次进行低应变检测，所测曲线与原来所测曲线一致，排除桩号有误等认为因素的可能。并且对抽芯有问题的桩反复检测，不断更换敲击点及不同型号的锤设置设备，就算这样对缺陷位置有针对性的检测也不能敲出与抽芯结果“对的上”的曲线。

　　四、分析

　　低应变法还存在着一定的局限性和未知的领域，特别是当地质情况复杂变化，施工工艺不同等因素影响下，低应变法的局限性就特别明显地暴露出来了。正如实例2中，造成低应变检测对缺陷判断失误的原因为：

　　1、由于检测桩的桩径较大，实测曲线容易受到表面波的影响，导致检测结果不真实;

　　2、工程桩在桩顶下浅部就已经入岩，桩周土的土层较多且复杂，桩身阻抗变化复杂，反射波曲线存在很多不确定因素;

　　3、由于骨料及商品混凝土的标号不同，理论波速与实际波速不同，导致对缺陷位置判断不准确。

　　根据以上分析，实例2中的桩已经不符合低应变“一维弹性杆件模型”的假设，若在这种情况下仍然坚持凭以往的书本上的经验去进行判断是远远不够的，容易造成严重的误判导致严重的后果。

　　结论

　　由于，低应变也存在着局限性和未知的领域，它不可能可以解决所有的问题，因此，在很多城市的地方性文件中规定大直径桩不建议使用低应变检测是有道理的，如《穗建质[2010]574号》。在这种情况下，除了参考地质资料和了解施工过程外，借助其他检测方法进行进一步的检测校验是十分必要的，正如很多地方规范会除了对桩身完整性分4类外还有第5类 “暂不定类”，使用其他方法进行进一步验证。如使用抽芯等方法，对桩质量作出直观的评价，目的有二个，第一验证低应变的判断是否正确;第二根据其结果对低应变结果进行“校准”，根据“校准”后的结果指导同一工地现场其它桩的小应变检测。

　　但是，低应变仍然是一种重要的普查、前期摸底的重要手段，对于符合低应变前提假设的时候，检测结果的准确率比较高，

　　因此，低应变反射波法检测基桩后，还应该采用不同的检测方法对低应变法进行必要的验证，同时通过不同检测方法的对比，可以积累经验，提高检测质量

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文章名称： 低应变在实际检测工程中的正确应用

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