低应变动测在某桩基工程检验中的应用

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1、增刊 2 0 0 0 建筑技术 A rc h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 2 2 5 低应变动测在某桩基工程检验中的应用 吕英 明 1 概况 某住宅工程由1 1 栋6 一 7 层住宅楼和4栋2 一 3 层公共建筑物组成。原地貌属海湾滩涂与剥蚀残丘 结合地带， 后经人工改造成农田和鱼塘并有残存低 丘， 目前已由人工挖方、 回填整平。处于原残丘地带 无淤泥分布的建筑场地， 采用天然基础。处于场地西 部和南部， 原为海湾滩涂地段的1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 7 , 1 1 号 楼， 有淤泥分布， 基础采用沉管灌注桩， 桩径设计为 $ 4 5 0

2、 m m ， 桩长约为2 0 m I 单桩设计承载力标准值为 4 5 0 k N 。该荃础工程施工完成后， 采用低应变动测和 静载试验检验， 发现部分桩存在断桩、 缩径、 硷胶结不 良。根据检测结果， 对存在浅部缺陷的桩. 采用开挖 凿除缺陷再接桩的方法处理， 对存在深部缺陷的桩， 采用锚杆静压桩补强， 确保了建筑物的安全。 2 地质概况 场地土层由上至下， 为新近人工填土层， 主要 为砂质粘土或残积砂质粘性土， 可塑、 松散， 混2 0 %- 3 0 %的中粗砂; 粘土: 灰黄， 揭黄色， 湿， 可塑， 混少 量砂粒。淤泥: 灰， 灰黑色， 饱和， 流塑 一软塑， 混少 I 砂较或夹薄层中

3、粗砂. 含有机质， 厚度为S 一 1 0 m ; 中粗砂: 厚约 0 . 5 一1 . 2 m; 残积砂质粘性土: 灰， 绿 灰 萦灰色， 为中 粗粒花岗岩风化而成， 混3 0 %左右的 石英砂粒。自上而下从可塑土过渡到硬塑土， 该层为 桩基持力层。场地地下水埋深为地面以下， 2 . 4 - 4 . 7 m主要赋存于填士层， 冲、 坡积土及残积土的孔隙 和裂隙中， 靠大气降水和地表水补给。 根据以上工程地质和水文地质勘探结果， 场地西 部和南部软弱地基土淤泥层分布较厚， 持力层硬塑残 积土埋深变化较大， 地质勘探建议采用沉管灌注桩基 础， 并指出桩基施工时应考虑淤泥的流变特性， 采取 措施防止

4、断桩和缩径。 3 桩基检测 桩基施工完成后建设单位和质量监普单位决定， 每栋楼选 1 0 %的桩做低应变动测， 根据动侧结果每栋 选3 根桩做静载试验。 3 . 1 反射波法低应变动力检测 反射波法由于其原理简单、 信号直观而成为桩身 完整性橡验最常用的方法， 它利用小锤敲击桩头产生 激励信号， 该信号以波动方式沿桩身向下传播， 当桩 的波阻抗发生变化时( 即桩身发生断桩、 缩径、 混凝土 胶结不良、 扩径等) ， 就产生反射信号， 反射信号向上 传播到桩头， 被安装在桩头的传感器所接收。当波阻 抗变小即桩身断桩、 缩径、 握凝土胶结不良， 反射信号 与激励信号同相; 当波阻抗增大即桩身扩径，

5、 反射信 号与激励信号反相， 我们根据信号的这一特征来判断 桩身的质量。 3 . 2 桩基的缺陷 类型及其信号特征 八 州闪日 犷 ，以 洲卜 a! 9日 一一 洲 过才4 才钊 二 甘 划r I n I .饰片件淤一 I l l . 0 2 9 s J曰， s o. O D D . / x :2 0 圈 1 3 A 楼 2 9 # 桩检侧圈讼 ( 1 ) 严重缩径 图1 为3 # 楼2 9 # 桩的检测图谱， 该图谱在6 m附 近有一强烈的同 相反射信号， 其速度值几乎与激励信 号相同， 但产生二次反射信号不很明显， 虽然有桩底 反射信号， 但信号徽弱， 这说明激励信号在该部位能 量衰减较大

6、， 桩身缺陷严重， 但尚存桩底反射信号， 并 非断桩， 该深度的地层为淤泥层， 根据这一信号特征 和所处的地质条件， 判断为桩身严重缩径。为确定该 桩缩径对承载力的影响程度， 选定该桩做静载试验， 结果该桩加荷至 4 8 0 k N桩身破坏， 极限承载力为 2 8 8 k N , 远远不能满足设计要求。动侧检测图谱和与 此桩类似的1 # 楼2 1 5 # 桩， 也做了静载试验， 加荷至 3 8 4 k N桩身破坏， 极限承载力也为2 88LN2 8 8 M ( 2 ) 桩身水平裂缝 图2 为1 1 # 楼3 3 # 桩的检测图谱， 该图谱在3 m 处有强烈的同相反射信号， 同相信号窄而尖锐，

7、二次 反射明显， 桩底反射信号较强， 这说明桩身缺陷位置 吕英明皿门市趁筑科学研究所招建省皿门市翻瑞南阵6 2 号3 6 1 0 0 4 2 2 6 建筑技术 A 允 h j 比 c t u leT ec 标1 1 o gy 增刊 2 以 刃 一神粥料料干 ，- 朴例抖附一 】 八八 汁，以l _厂 下 日( 娜 v r 吸叮 一才 户 工 .E ， ，扭 公习 . / ，r甘， 产 州 计 口 岛 明 2 0 . 2 11禅扭 3 3 你桩.侧.份 下 厂- 下叮丁丫叮卞- ) 厂 、一沪 犷、 一 . 卜l一 ! 川一 拼特今吊一 . 。 1 .益1 毛卫 岔 份 0 二r. r 二 :

8、， 多 6.:0 念 于 .3 3 # . 10公 桩族.艘击产生的圈讼 ，奋 长 1 分 卞 、 : 滋 二 . 口1勺 N 口 习 ， 6: 罗梦 圈4 3 辞 橄10# 桩.料祖敲击产生的圈讼 上下两部分尚紧密结合， 激励信号能传播至桩底， 以 此判断桩身存在水平裂缝。这是相邻桩沉管时产生 的侧向压力所致。以往， 我们通过5根此类桩的静载 试验对比， 和开挖近十根桩进行观测认为， 此类缺陷 的桩当仅考虑竖向荷载时影响不大， 可不必补强。为 证实这一结论， 选定该桩做静载试验， 结果加荷至 1 05 o k N 时， 桩仅沉降6 . 28nun ， 承载力满足设计要求。 ( 3)浅部缺陷

9、图3 、 图4 为同一根桩不同材料的锤头敲击所得 到的图谱， 图4 为塑料锤敲击产生的信号， 图谱表现 为高速度、 大波浪的浅部缺陷的特征， 图 3为铁锤敲 击产生的信号， 可明显的看到 l m附近桩身存在严重 缺陷， 所以用铁锤敲击产生高频成分较丰富有利于检 测浅部缺陷。 我们开挖几根有以上浅部缺陷波形特征的桩， 发 现1 ，左右桩身混凝士严重胶结不良。 做过第一批的动测和静载试验后， 发现桩身缩 径、 浅部混凝土胶结不良， 承载力不能满足设计要求 的 桩， 均发生在1 # 楼和3 # 楼， 这两栋楼处于场地的 西部， 淤泥层厚度有8 一 10m ， 且为同一施工单位所施 工， 该单位现场管

10、理比较混乱， 现场无技术人员值班。 为避免工程事故， 建设方和质量监督单位决定对这两 栋楼房的桩 1 00%进行动测。动测结果有54 根桩不 合格， 占总桩数的巧%。 4 桩身质t问题分析 桩基质量问题产生的原因主要是施工单位技术 管理混乱， 在有淤泥分布的地段施工时， 未按设计要 求， 采取措施防止桩身缩径或断桩。当地下水压力大 时， 也未采取降水措施。从而造成如下的危害。 4 . 1 沉管灌注桩在饱和流塑淤泥中， 淤泥紧贴 沉管外壁， 拔管时速度过快或拔管振动不够， 将在桩 段形成较大的负压， 待沉管拔出时， 淤泥挤压进人混 凝土桩身， 形成缩径或断桩。 4 . 2 当地表水补给充分， 填

11、土层的含水量大， 地 下水位较高时， 地下水很容易沿尚未初授的桩身混凝 土上升到地表， 混凝土被地下水冲刷而胶结不良。 4 . 3 桩距过小， 地基土较密实时， 沉管时桩周土 被挤压变形， 产生较大的侧向压力， 将相邻的 桩挤裂。 5 桩基质量问题的处理 5 . 1 对于存在浅部缺陷的桩采用开挖处理， 开 挖到指定的深度发现缺陷后， 将胶结不良的混凝土凿 除， 由于原桩桩身存在浅部缺陷， 无法检测深部的缺 陷， 为此为了检侧挖除浅部缺陷后， 深部桩身的完整 性， 对这些桩再次进行动测。图6 为图3 的桩凿除浅 部缺陷后的图谱， 表明桩身基本完整。在确定桩身基 本完整后， 将桩重新接到设计标高。

12、 5 ， 2 对于严重缩径的桩， 采用锚杆静压桩补强。 每根不合格的桩补两根静压桩。每根静压桩单桩承 载力设计值为3 00k N ， 最终压桩力为4 sok N 。施工地 梁时按设计要求同时施工补桩承台， 预留孔洞。当上 部建至3 层时， 利用建筑物本身的重贵作反力， 在预 留的孔洞上按最终压桩力的要求， 将预制桩压人到预 定的持力层。 目 前采用以上补强措施的1 # 楼、 3 # 楼已建成并 交付使用三年， 未发现质t问 题， 这说明1 00%的动测 已基本将有缺陷的桩检测出来， 并说明锚杆静压桩补 强是成功的。 6 几点体会 6 ， J 反射波法低应变动测植测桩身完整性是一 种快速有效的方法， 当桩存在严t质t问班时， 采用 增刊 2 以 力 建筑技术 A 几 h l t e c t u 记T e c b 耐q 。 22 7 1 00%的动侧是必要的。 6 ， 2 对桩身缺陷的分析必须根据信号特征、 结 合地质情况、 施工工艺等因素综合判断。 6 . 3 检测浅部缺陷时应采用高频锤和频带范围 较宽的传感器。 6 . 4 桩身水平裂缝的图谱特征是: 同相信号尖 锐， 二次反射明显。 桩身水平裂缝对竖向承载力影响 不大， 当仅考虑竖向荷载时可不必补强加固。 6 . 5 目 前对桩身缺陷的定量解释方法尚未完善 时， 应利用静载试验来判断桩身缺陷对承载力的影响 程度。