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桩基静载试验法与低应变法在桩基检测中的配合应用

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：张容柏

[导读] 摘要：我国建筑行业施工中一般将桩基础作为基础形式，对其进行检测也是保障建筑质量的重要方式。

        东莞市建设工程检测中心广东东莞 523000
        摘要：我国建筑行业施工中一般将桩基础作为基础形式，对其进行检测也是保障建筑质量的重要方式。桩基础的检测技术比较多样化。其中静载试验法、低应变反射波法最为常用，前者主要检测基桩承载力，后者主要检测桩身完整性，以上两种检测方式在实际的检测工作中十分常用。文章主要分析了桩基静载试验与低应变检测的原理和优势，分析了其应用要点，并采用案例分析方式的方式探讨了该检测技术的应用方式。
        关键词：桩基静载试验法；低应变法；桩基检测；配合应用
        引言：
        桩基工程属于隐蔽工程，是在地下实施建设，桩基工程施工工艺具有复杂化特点，施工中，质量问题很难被发现。为了有效提高桩基工程的施工质量，必须采取有效的检测方式，对桩基质量进行检测，常见方式如静载试验法、高应变法和低应变法等[1]。实际应用中，需要选择一种高效、便捷的检测方式，以保证工程施工和质量。通过对桩基静载试验与低应变检测配合进行讨论，可以为实际检测工作提供参考。
        1、桩基静载试验与低应变检测技术概述
        1.1桩基静载试验法
        桩基静载试验主要用于检测基桩与地基承载力，该方式直观可靠，其操作方式为：设置好钢架承重平台，上堆重物，可堆放沙袋、混凝土块等，分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基平台底面标高一致处施加水平力，观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，根据荷载与位移的关系（即Q~S曲线）判定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。此次研究主要分析了单桩竖向抗压静载试验。试验过程如图所示。
        图1：单桩竖向抗压静载试验

        1.2低应变法检测介绍
        低应变法主要用于桩的完整性检测。其具体的应用原理表现为：在桩身顶部施加垂直的激振力，弹性波由桩身向下进行传播，若桩身弹性波有阻抗，桩体横截面改变，就会引起反射波。使用专门的仪器接收反射波，放大信号后进行相应处理，可以对桩的完整性和质量进行准确分析，并及时找到桩身施工质量问题和具体位置。该检验方式通过力锤对桩顶进行敲击，以高灵敏传感器接收反射波信号，以纵波特点、波速为依据，采取了如下计算公式：VC= 2L /T，VC表示应力波在桩身穿过的速度[2]；T表示反射波到达桩底的时间；L 表示桩身长度。单低应变法具有一定的局限性。低应变法以阻抗变化分析作为判断依据，但无法用于具体缺陷类别的判断，例如分辨是缩颈还是夹泥，并且该检测方式受桩周土层和激振能量的影响较大，对于长度较大的桩，应力波传输过程中能量逐渐衰弱，信号可能无法被仪器接收，将无法展开桩身完整性评估。针对这种情况，就必须采用其它方式进行检测。但该方式也有其自身的优势，如检测过程简单、快速，而且成本较低。静载试验设备笨重。配置了配重块、千斤顶和钢梁等，每天一般仅能够完成1根桩基的检测。投入人力和物力成本较高。而低应变法检测方式更为简单，设备配置简单，便于携带使用，每天可以完成几十根、上百根桩基的检测。
        2、低应变法检测注意要点分析
        2.1对现场桩头进行处理
        桩头是检测信号的一个重要部位，在采集信号之前，必须对其进行处理，若处理效果不佳，则会降低信号接收质量。尤其是针对灌注桩，处理时必须确保骨料、新鲜的混凝土表面有效显露，将粘结传感器及振动位置处理平整，保持清洁，确保无破损、无杂质和水渍等。处理中，必须将表面浮浆彻底清理干净，提高信号接收质量。若是处理效果不理想，会导致信号浅部出现反向脉冲，严重影响信号质量，使得信号不能够真实反应桩身完整性[3]。在进行锤击时，若混凝土被敲打，出现破碎，需要二次抛光平整后再次捶打。
        2.2选择合适的传感器
        检测时，需要比较速度传感器与加速度传感器之间的检测差异。速度传感器采用波形曲线，无法采集缺陷，但其灵敏度较高。加速度传感器通过采集波形曲线，能够客观反应桩基缺陷。针对实心的桩身，需要将传感器安装在距离桩心2/3的位置，将桩中心作为激振点；针对空心桩，激励点设置、传感器安装点应保持在同一平面，同桩心角度保持90°垂直，将传感染设置在距离桩壁厚度1/2的位置。偶联剂采用粘性黄油和牙膏，可以提高传感器安装的牢固度，减少气泡，传感器还需要垂直进行安装[4]。若是传感器安装不牢固，波形会表现得比较杂乱，无法用于准确判断桩基质量。
        3、静载试验检测技术应用
        在上文中，已经介绍了三种常用的基桩静载试验。静载试验的原理：在桩顶施加竖向压力，观察其顶部沉降情况、上移位与水平移位情况，分析单桩竖向抗压承载力、水平承载力与抗拔承载力。静载试验有两种进行方式：第一，在工程桩施工前进行试验，其目的在于为工程桩承载力设计提供可靠的依据；第二，在桩基施工完成后进行试验，其目的在于评估桩基施工质量。桩基承载力有土对桩的支承阻力、桩身承载力决定。静载试验检测时间：对于预制桩，由于施工中，考虑到土壤会超孔隙水压力影响，桩一侧有效应力将出现下降情况，已经形成的桩阻力降低；随着时间的延长，超孔隙水压力会持续消散，桩侧摩阻力持续升高。故而，其检测需要依据土质情况等待一段休止期后进行。针对灌注桩，需要在桩身混凝土达到一定龄期后进行试验。
        4、桩基静载试验与低应变在桩基检测中的配合实例分析
        以某小区住宅楼中一层地下室桩基施工为例，其场地内自然地面标高之下存在大约10m深度的淤泥土层，受场地因素的限制，静载试验拟定在开挖前实施，预留的检验桩为静载检测数量的3倍，桩基施工结束之后，从预留桩中随机选取静载桩展开试验。将145 #桩用于单桩竖向抗压静载试，145 #桩属于PHC管桩，桩径是600mm，有效长度为22.0m，其砼强度是C80，依据当地情况，取得波速C4190m/s。静载试验之前实施低应变检测，未获得桩底反射，检测结果提示Ⅰ类桩。静载过程中未见异常表现，其终沉降量是23.36mm，静载试验提示合格。但是地下室开挖中没有进行有效处理，场地开挖完成之后，实施锯桩，使之达到设计桩顶标高要求，二次实施低应变检测后发现，在长5.3m位置的波阻抗出现变化，和初始波有同相周期性反射波，缺陷谐振峰排列基本等间距，依据桩长计算发现，此处不是桩底反射，而是桩身缺陷，最终将桩身完整性评估为Ⅳ类[5]。
        5、结束语
        低应变法具有检测方便快捷，检测成本较低等优势，可用于实施桩基大面积抽检，工作效率较高，可以及时发现桩身质量问题和位置。该检测方式也有缺陷，如不能够进行整根桩完整性检测，只能检测有效桩长内桩身完整性，无法获得桩体竖向抗压承载力数据。静载试验则可以实现桩基竖向抗压承载力检测，并且检测结果准确度高，但是检测费用较高，检测耗时较长，工作效率低下，仅能够进行低比例抽检，无法大量进行基桩检测。因此，在实际的桩基工程质量检测中，要有效配合以上两种方式进行检测，提高检测结果的准确性、全面性，同时提升工作效率，降低成本。
        参考文献：
        [1]胡潇潇. 桩基静载与低应变在桩基检测中的配合应用[J]. 安徽建筑，2020，27（9）：212-213.
        [2]刘明钟. 桩基静载与低应变在桩基检测中的配合应用探讨[J]. 江西建材，2020（12）：36，38.
        [3]王家满. 关于低应变反射波、静载及钻芯法在桩基检测中的综合应用分析[J]. 建筑工程技术与设计，2017（7）：139.
        [4]ALMAR OURENSMA. 桩基质量控制中的最新创新（无论是在高应变和低应变桩基检测）[C]. //第二届中国国际桩与深基础峰会. 2012：1-1.
        [5]李相然，姜永波，孙伟政. 钻孔压浆桩在高层建筑桩基工程的应用与检测[J]. 烟台大学学报（自然科学与工程版），2003，16（4）：279-285.