浅谈影响基桩完整性检测结果的因素

李　剑

摘要:随着基础建设的迅速发展,基桩被大量应用于各种建设中,然而基桩质量带来的工程问题也越来越多,因此,采用有效的检测手段对基桩质量进行检测,避免工程事故发生是十分必要的。文章介绍各种基桩的施工特点以及检测应注意事项等。

关键词:桩基;反射波;传感器;黏合剂

中图分类号:TU472 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)26-0149-02

一、基桩的施工特点

桩基由桩和桩承台组成(见桩基础)。桩的施工法分为预制桩和灌注桩两大类。打桩方法的选定,除了根据工程地质条件外,还要考虑桩的类型、断面、长度、场地环境及设计要求。随着建筑工业的发展,为了适应大型桩基工程的需要,桩基础施工技术既要增加锤重和改进起重、吊装操作工艺,又要减少震动噪声和对环境的污染。

预制桩的施工:预制桩的施工方法有:锤击法、振动法、和压入法。(1)锤击法。桩基施工中采用最广泛的一种沉桩方法。以锤的冲击能量克服土对桩的阻力,使桩沉到预定深度。一般适用于硬塑、软塑黏性土。用于砂土或碎石土有困难时,可辅以钻孔法及水冲法。常用桩锤有蒸汽锤、柴油锤(见打桩机);由于锤击会产生一定的噪声,一般在大城市中少用。(2)振动法。振动法沉桩是以大功率的电动激振器产生频率为700～900次/分钟的振动,克服土对桩的阻力,使桩沉入土中。一般适用于砂土中沉入钢板桩,亦可辅以水冲法沉入预制钢筋混凝土管桩。用于振动沉桩的振动机的常用规格为20吨及40吨。目前,使用高频率达10000次/分钟的沉桩机头,震动与噪声小,沉桩速度快(见振动沉桩机)。(3)压入法。压入法沉桩具有无噪声、无震动、成本低等优点,南宁市常用压桩机有400吨及600吨两种。压桩需借助设备自重及配重,经过传动机构加压把桩压入土中,故适用于较多的地基,但遇到回填有较大块石或旧基础的地基时要注意引孔,有时会把桩压断。

灌注桩的施工:主要工序是成孔及灌注混凝土,成孔可分为套管成孔和泥浆护壁成孔。(1)套管成孔灌注桩。将带有钢筋混凝土预制桩尖或活瓣桩尖的套管用锤击法或振动法沉入土中挤土成孔。在管中灌注混凝土后,边振动边将套管拔出,同时混凝土得到振实,在土中成圆柱桩体。套管成孔灌注桩适用于软土地基,不受地下水位影响。由于套管灌注桩在淤泥中成孔,有时会出现缩颈和断裂,施工时要严格掌握操作顺序、灌注混凝土量和拔管时间,必要时可二次沉管、复打予以补救。(2)泥浆护壁成孔灌注桩。以钻(冲)机切削土体,排土成孔。灌入泥浆,泥浆稠度可根据土层情况确定。其作用是稳定孔壁,维持孔径。经清除底部石渣后用“导管法”灌注水下混凝土。按不同土层选用冲击钻机或旋转钻机可穿过砂土层,碎石土层,并可钻入基岩。建筑上常用的灌注桩直径为600～1500毫米。遇软土层使用潜水钻成孔。

二、基桩完整性检测影响因素

(一)桩头的处理

桩头处理特别重要,桩头清理的好坏将直接影响到检测结果的质量,无论采用哪种方法测桩,桩头的浮浆或松散的部分都应清除干净,而且一般不允许与其他结构相连,尤其在浇注承台以后再进行测试是非常危险的。由于浮浆或松散层不密实,与下部正常混凝土黏结不良,会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生的应力波在这一界面上多次反射,影响应力波向下传播,这种杂波幅值大,与正常信号叠加后,会掩盖桩下部的信息,尤其是安装传感器和敲击的部位。对于安装传感器的检测面和激振点的敲击面要坚实平整,并基本与桩身轴线垂直,使激励点和信号接收点直接处于混凝土母体上,同时桩头应充分地清扫干净并吸干渍水,必要时用手提砂轮机打磨平整,以利于传感器的安装。

(二)传感器的选择与安装

目前国内常用的传感器有两种:速度计和加速度计,使用时应视具体情况而定。

1.通常在检测小直径、短桩时宜采用加速度计,这样可确保采集到浅部缺陷,减少“盲区”。而在测大直径、长桩时采用速度计,可避免因加速度计接收大能量激振信号时产生过载而致使信号阻塞。

2.选择传感器时要考虑振源的影响,在反射波法测桩中,除了高频锤(宽脉冲)容易激发速度计的安装谐振外,振源对速度计没有明显的不良影响;但对于加速度计,当量程小于509时,如用高频锤(铁锤等),不仅可能诱发安装谐振,而且会导致信号漂移,给分析带来难度。

3.选择传感器时还要考虑输出线路的影响,速度计是低阻抗输出,自生电信号,长线传输时,除可能产生50Hz干扰外,并无其他不良影响。电荷输出型加速度计是高阻抗电荷输出,须经过LS接头、低噪声电缆线、电荷放大器与仪器相联,不仅野外使用困难,而且干扰因素太多,这或许正是这类加速度计难以推广的原因。

4.基桩检测一般选用谐振频率较高且阻尼大些的传感器,对灵敏度的要求,速度型传感器灵敏度应大于300mv/cn/s,加速度型传感器灵敏度应大于100pv/g。为保证检测数据的真实性、准确性,除要配备高质量的仪器和传感器外,检测时传感器的安装也是非常重要的环节之一。传感器的安装应该注意以下几个方面:

(1)由于弹性反射波法是建立在一维纵向振动的波动理论的基础上,传感器的轴线与桩身的纵轴线是否平行是至关重要的,否则,入射波与反射波将产生夹角(相位角),二维效应将难以克服。因此,在传感器安装时,应必须确保传感器的轴线与桩身的纵轴线平行(或确保传感器的轴线与桩头平面垂直)。

(2)传感器的安装可采用胶粘贴、石膏粘贴、薄蜡或润滑脂粘贴和橡皮泥粘贴、我公司采用白色黏土等方法与桩黏贴。下面介绍几种较常用的耦合剂:黏性好的黄油或凡士林,经济实用,但黄油较脏,凡士林较干净,这种黏合剂需要较平整的粘贴面;黏性好弹性差的橡皮泥;干净方便的牙膏;用口加工好的口香糖;白色黏土用行星适量的水溶解,其黏性较好且颗粒较细,能保证传感器与粘贴界面的充分接触,手脏后易于清洗,缺点是易干燥,因此在使用时需保证白色黏土的湿度。不论采用何种方式粘贴,都必须保证传感器与桩顶之间有一个良好的黏合效果。在保证黏接效果的前提下,尽可能减少传感器和桩顶之间的粘贴材料厚度,并在黏接物材料完全固化后进行检测。学者们通过在振动台上检测不同条件下动圈式速度计的安装谐振频率,通过改变橡皮泥厚度,发现过厚的黏合剂会降低传感器的安装谐振频率,这点在实际检测中如不注意会经常遇到,有时由于过厚的黏合剂,所采集到的曲线会无法正确分析,严重时会把完整桩判成断桩。安装谐振振荡属不良干扰,提高安装谐振频率或采用低频激发,加大激励信号的脉冲宽度(桩头加垫)均是非常行之有效的干扰消去法。另外,加速度计的谐振振荡一般在积分成速度后会大为削弱,即便稍有剩余,亦可利用数字平滑或宽频带数字滤波予以解决;而速度计,更为有效的方法便是调整仪器的模拟滤波设置或采用数字滤波处理。一般认为传感器越轻、越贴近被测物、与被测物之间的接触刚度越大,传递特性就越好,测试信号也越接近被测物表面的质点振动。

(3)为排除检测过程中面波、直达波及其他干扰波对有效反射纵波的干扰,传感器应安装在基桩平面中心位置,在桩中心距(或桩半径)的2/3处锤击激发,基桩较大时,可绕基桩半径1/2范围处不同点激发。传感器是否安装好,可用手指轻弹传感器侧面,若传感器纹丝不动则说明已经安装好。

综上所述在实测过程中应在详细了解施工情况和当地地质技术资料等后,再选定合理的传感器、激振器和激振方式等进行检测,在测试过程中,对怀疑有缺陷尤其是严重缺陷的基桩应谨慎检测。对信号进行合理的技术处理,去伪存真,然后运用科学的理论,结合丰富的实践经验进行分析判断,才能得出与实际相符的检测结果。此外在整个检测过程中人为因素的影响也非常大,所以检测人员一定要有责任心。

三、结语

通过对基桩完整性检测过程相关因素的分析, 应对检测的每一个环节加以严格的控制, 以确保基桩检测结果的真实可靠性, 最终达到保证工程质量的目的。

参考文献

[1]建筑桩基技术规范.JGJ 94-2008.

[2]建筑地基基础设计规范.GB 50007-2002.

[3]建筑基桩检测技术规范.GB 106-2003/J256-2003.

[4]吴曾庆.桩基完整性检测.探矿工程,1999,(2).

作者简介:李剑(1969- ),男,供职于广西建工集团第一建筑工程有限公司,研究方向:建材检验,工程检测。