地質(zhì)條件對低應(yīng)變法檢測的影響分析

陳昊海

(福建省建筑科學(xué)研究院　福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室　福建福州　350025)

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地質(zhì)條件對低應(yīng)變法檢測的影響分析

陳昊海

(福建省建筑科學(xué)研究院福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室福建福州350025)

樁基低應(yīng)變法檢測，以其特有的優(yōu)勢在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合實例案例分析了土阻力變化、軟硬土層交界面、持力層嵌巖情況等影響因素對低應(yīng)變法檢測曲線的影響，并基此提出了低應(yīng)變法采用曲線結(jié)合地質(zhì)條件綜合分析的建議。

低應(yīng)變法；地質(zhì)條件；基樁

0　引言

低應(yīng)變法檢測由于速度快、費用低和檢測覆蓋面廣，可以快速得出樁基礎(chǔ)中基樁施工質(zhì)量的評估結(jié)論，目前在我國已成為規(guī)范要求必須進(jìn)行檢測的方法。但是低應(yīng)變法在實際檢測中常受到諸如地質(zhì)條件、施工工藝等因素的干擾，導(dǎo)致在進(jìn)行數(shù)據(jù)和曲線分析時常常出現(xiàn)誤判[1]。本文就日常檢測中積累的一些工程實例進(jìn)行總結(jié)，分析地質(zhì)條件對低應(yīng)變法檢測結(jié)論的影響。

1　樁周土阻力對波形影響

基樁周圍土體，受樁土相互作用的影響，應(yīng)力波在土體中向下傳播的過程中不斷衰減，其衰減程度與樁身周邊土體性質(zhì)有關(guān)[2]，具體表現(xiàn)為：

(1)導(dǎo)致應(yīng)力波迅速衰減，使有效測試深度減?。?/p>

(2)影響缺陷反射幅值，造成利用幅值進(jìn)行缺陷定量分析誤差加大；

(3)在軟硬土層交界面附近產(chǎn)生反射土阻力波，干擾樁身反射信號。例如，若樁周土某一段為軟弱土層，其上下層土質(zhì)均較硬，則會產(chǎn)生類似縮頸的假缺陷。因此，場地土層條件對應(yīng)力波的影響很大，在軟硬土的交界面處易出現(xiàn)波形振蕩，與缺陷的反射混淆。

工程實例1：某工程沖孔灌注樁，樁徑900mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級C30，樁長14m。地層狀況在0m～5m為細(xì)砂，5m～6m為淤泥質(zhì)土(流塑)，6m～10m為可塑粉質(zhì)粘土，實測速度曲線如圖1。

從圖1中可以看出，除了入射波和樁底反射波外，在細(xì)砂和可塑粉質(zhì)粘土范圍內(nèi)，速度曲線稍向下漂移為正常曲線，距樁頂5m～6m附近，即細(xì)砂與淤泥質(zhì)土交界處，出現(xiàn)類似縮頸的曲線。但是經(jīng)過現(xiàn)場土方開挖驗證，樁身完好沒有出現(xiàn)縮徑。

經(jīng)分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，是由于土阻力的變化造成的。在砂土層中，樁周土體阻抗大，應(yīng)力波的衰減快；在淤泥土層中，樁周土體阻抗小，應(yīng)力波的衰減慢，造成了類似縮頸的假缺陷。

工程實例2：某工程沖孔灌注樁，樁徑1 000mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級C25，樁長14m。地層狀況在0～5m為軟塑淤泥質(zhì)土，5m～6m為砂礫石層，下部為軟塑淤泥質(zhì)土，實測速度曲線如圖2。

從圖2中可以看出，5m～6m處曲線有明顯的反向波形，根據(jù)波形曲線可判定該樁5m～6m處存在擴(kuò)徑。但根據(jù)施工記錄顯示該樁的充盈系數(shù)正常，開挖驗證后顯示，該樁不存在擴(kuò)徑。經(jīng)分析，該樁在砂礫石層中阻抗增大，造成了擴(kuò)徑的假象。

2　軟硬土層交界對波形影響

工程實例3：某工程采用1 000mm直徑灌注樁，樁長19.6 m。該工程地質(zhì)情況較差， 從上至下：0m～2m為雜填土，8m～12m為淤泥及淤泥質(zhì)土，12m～16m為砂層，其下為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，其中一根樁動測波形見圖3。憑波形可判斷8m～12m存在縮徑現(xiàn)象，缺陷曲線未出現(xiàn)重復(fù)反射，且樁底反射明顯，根據(jù)經(jīng)驗，一般可判別為Ⅱ類樁。

但考慮到場地實際土質(zhì)條件，憑借經(jīng)驗，在淤泥質(zhì)土和砂層的軟硬交界面處，灌注樁易出現(xiàn)缺陷，故該樁的實際缺陷可能比曲線反映出的情況更為嚴(yán)重。于是對該樁進(jìn)行取芯試驗以驗證，發(fā)現(xiàn)9m～12m附近樁身夾泥，為嚴(yán)重樁身缺陷。

經(jīng)分析，8m～12m附近為淤泥土和砂層的交界處，由于硬土里拔管要克服較大的摩阻力， 一旦導(dǎo)管拔出進(jìn)入軟土層，土體摩阻力會突然減小。施工時若控制不當(dāng)，導(dǎo)管拔管速度突然加速，造成軟、硬土層交界處樁身出現(xiàn)嚴(yán)重縮徑，甚至斷樁。所以，在檢測人員對曲線進(jìn)行判斷時，在軟、硬土層交界面附近反映出的缺陷需要格外重視。

3　嵌巖樁持力層對波形影響

分析嵌巖樁的檢測信號，首先要積累檢測經(jīng)驗，注重收集相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，明確所測樁的工藝、地質(zhì)特性、樁身混凝土強(qiáng)度、樁身入巖深度，再根據(jù)嵌巖樁檢測曲線的特征，正確辨認(rèn)嵌巖樁的入巖程度，才能對嵌巖樁測試曲線做出正確的分析和判斷。

對于嵌巖樁，普遍認(rèn)為樁底持力層的基巖作為樁端的固定端，應(yīng)力波在到達(dá)樁底后產(chǎn)生的反射波應(yīng)符合n<1時在樁中傳播的特征(n為波阻抗比)。在《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)中也規(guī)定[3]：當(dāng)樁底時域反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同向時，應(yīng)采取其他方法核驗樁端嵌巖情況。

但實際上，嵌巖樁的樁底反射信號對不同施工工藝的樁是不同的，一般來說，對于沒用泥漿護(hù)壁或干作業(yè)的嵌巖樁，由于澆灌的混凝土從進(jìn)入持力層開始就與巖石結(jié)合成一體，這樣當(dāng)應(yīng)力波到達(dá)嵌巖面時就產(chǎn)生一個與錘擊脈沖相反的反射信號(一般進(jìn)入巖石是從強(qiáng)風(fēng)化到中風(fēng)化再到弱風(fēng)化)，真正的樁底信號很難測到。

對于采用機(jī)械成孔且有泥漿護(hù)壁的嵌巖樁，由于樁側(cè)有泥漿的原因，混凝土很難與基巖結(jié)合成為一體，測得的樁底信號跟樁底形成的沉渣有直接的關(guān)系，對信號仔細(xì)分析可定性判斷沉渣情況：

(1)樁底反射曲線是單一的與錘擊脈沖相反的信號，則表明該樁樁底直接接觸持力層基巖；

(2)樁底反射信號先出現(xiàn)與錘擊脈沖同向的信號，接著出現(xiàn)一個反向的信號，則是應(yīng)力波先在沉渣界面反射了同向的信號，再穿過沉渣面到達(dá)基巖面并反射反向的信號， 這種情況表明沉渣面厚度較薄，應(yīng)力波還沒有被沉渣阻隔并繼續(xù)向下傳到基巖層并反射信號回樁頂；

(3)樁底反射信號為單一的與錘擊脈沖同向的信號，這表明該樁樁底沉渣過厚，應(yīng)力波在到達(dá)樁底后被沉渣所阻隔沒有傳達(dá)樁底基巖。

工程實例4：某工程采用1 000mm直徑灌注樁，持力層為中風(fēng)化花崗巖，某工程樁樁長22.0m。經(jīng)鉆芯法檢測發(fā)現(xiàn)其樁底沉渣厚度不合格，達(dá)60mm，該樁低應(yīng)變法曲線如圖4所示，圖中22.0m處為該樁樁底反射信號，與錘擊脈沖相反，驗證了該樁樁底沉渣的結(jié)論。

后該工程樁經(jīng)沉渣清洗并注漿， 從圖5復(fù)測的低應(yīng)變法曲線中明顯可以看到樁底只有單純的基巖反射信號。說明該樁經(jīng)工程處理后注漿形成的樁底已與基巖較好的結(jié)合，處理效果較好，達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4　結(jié)論

由于地質(zhì)條件對檢測結(jié)果的影響較大，檢測人員應(yīng)認(rèn)真研究工程地質(zhì)報告，分析場地條件的影響及缺陷可能出現(xiàn)的類型和位置，對低應(yīng)變法的各種影響因

素有透徹的了解，注意對各樁型的質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測和核查。

(1)樁周土阻力對實測反射波產(chǎn)生較大影響。當(dāng)樁身從軟土層進(jìn)入堅硬土層時，樁身阻抗增大，實測曲線向下漂移，在土層交界處與入射波反相，造成假擴(kuò)徑現(xiàn)象；反之，當(dāng)樁身從堅硬土層進(jìn)入軟土層時，由于樁身阻抗減小，實測曲線向上漂移，在交界處與入射波同相，造成假縮徑現(xiàn)象。

(2)在灌注樁成樁時，在軟硬土層的交界面處很容易產(chǎn)生樁身質(zhì)量缺陷，如斷樁、縮徑等， 而同時在軟硬土層交界附近又容易產(chǎn)生土阻力反射波，與樁身缺陷反射波容易混淆，造成誤判。

(3)嵌巖樁的樁底沉渣厚度不同，在低應(yīng)變法檢測信號中可以有不同的曲線特征，根據(jù)不同特性的曲線可定性地判定樁底沉渣情況。

在實際工作中，應(yīng)認(rèn)真研究地勘報告并分析地質(zhì)條件對檢測結(jié)果的影響，不能單純依據(jù)波形下結(jié)論，一定要結(jié)合現(xiàn)場條件進(jìn)行分析，分析不利地質(zhì)條件處可能存在的樁身缺陷，避免誤判或輕判。

[1]張麗娟， 韓江．地質(zhì)條件與施工工藝對基樁低應(yīng)變時域反射波形的影響分析[J]．土工基礎(chǔ)，2005，12．

[2]楊光輝，李武強(qiáng)．施工及地質(zhì)條件對樁基低應(yīng)變動力反射波曲線的影響[J]．煤田地質(zhì)與勘探，2003，4．

[3]JGJ 106-2014 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995．

[4]GB50202-2002 建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．

Influence of geological conditions on the Low-strain integrity test

CHENHaohai

(Fujian Academy of Building Research，F(xiàn)ujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

Low-strain integrity test of piles has been widely used in construction. Discussed the influence of several different geological conditions on the low-strain integrity test waves, such as soil resistance variation、hard and soft soil layer interface、bearing layer. And suggest that low-strain integrity test analysis should combine the curves and geological conditions.

Low-strain integrity test; Geological conditions; Piles

陳昊海(1983.10-),男,工程師。

E-mail:247226031@qq.com

2016-03-23

TU473.1+6

A

1004-6135(2016)07-0059-03