基桩低应变检测结果的识别与基桩缺陷处理

浙江建筑，第３２卷，第１０期，２０１５年１０月　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．１０，Ｏｃｔ．２０１５　基桩低应变检测结果的识别与基桩缺陷处理　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｗ　Ｓｔｒａｉｎ　Ｔｅｓｔ　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｄｅｆｅｃｔ　Ｔｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｌｅ　周　敏，孙达　ＺＨｏＵ　Ｍｉｎ．ＳＵＮＤａ　（浙江省城乡综合设计院有限公司，浙江杭州３１０００５）　摘要：通过对龙港松涛路地块地下室桩基工程的实例分析，阐述了如何正确识别基桩低应变检测结果的基本方法。同时　针对桩身完整性缺陷的不同，提出了不同的加固处理措施，最终取得了预期的效果。　关键词：基桩低应变检测；实测信号曲线；同相反射波幅；桩身完整性　中图分类号：ＴＵ４７３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—３７０７（２０１５）１０—００２９—０５　房，为单层地下建筑。地下汽车库底板板面标高为　１　概　述　对于浙江东南沿海软土地区的建设项目，工　一５．５００　ｍ，顶板板面标高为一１．５００　ｍ，上覆１．２　ｍ　厚种植土。　程桩的设计有效长度往往超过４０　１Ｔｌ。在新的《建　采用全现浇钢筋混凝土框架结构，柱下独立承　筑基桩检测技术规范（ＪＧＪ　１０６—２０１４）》正式实施　之前，大多数建设项目的工程桩桩身都没有预埋　声波测试管，桩身完整性判别只能依靠桩基检测　单位的低应变检测报告。而由于各种各样的原　因，桩基检测单位基本不出具某些桩为Ⅲ类桩或　Ⅳ类桩的检测结论。因此，这种检测报告虽然看　台，桩型选用ｑ￣７００泥浆护壁钻孔灌注桩。桩编号　为ＺＫＺ—Ｄ７００—７０．０—３５．０（Ａ２）一３５．０（Ｓ１５４）一　Ｃ２５¨　，桩身上部３５　ｍ配ｌＯ￣ｂｌ６，下部３５　ｍ配　６０１６，６６８＠２５０，设计有效桩长７０　Ｉｎ。单桩竖向抗　压承载力特征值Ｒ　＝１　６００　ｋＮ，单桩竖向抗拔承载　力特征值Ｒ　：４００　ｋＮ。桩端进入持力层（④　号圆　上去很完美，但这显然不符合软土地区桩基施工　时，桩身混凝土施工质量的随机分布规律。如何　正确地阅读基桩低应变检测报告，准确地判断桩　身完整性类别，逐渐成为设计人员保证工程得以　砾层）深度≥１．５　ｍ，施工时以桩长控制为主，总桩数　为６０９根。　根据浙江山川有色勘察设计有限公司提供的　《龙港镇松涛路地块农房改造集聚小区岩土工程勘　察报告》，地基自上而下分布见表１。　顺利、可靠实施的重要环节。　本场地地形较平坦，勘察期间测得钻孔内地下　２工程概况　本案例涉及工程为温州市苍南县龙岗镇松涛路　水初见水位在地表以下０．９０—１．３０　ｍ，稳定水位在　地表以下０．３０～０．８０　ＩＴＩ，本地区地下水水位常年变　幅较小，一般小于２．０　ｍ，地下室抗浮设计水位取为　地块农房改造集聚小区独立地下汽车库，建筑面积　２１　７０６　ｍ　，层高４．０　ｎｌ，主要用作汽车库及设备用　收稿日期：２０１５—０６—２５　设计室外地坪标高。　作者简介：周敏（１９７４一），男，浙江杭州人，高级工程师，从事结构设计工作。　３Ｏ　浙江建筑　２０１５年第３２卷　２０１２年９月２９日开始打工程桩试桩，试桩时　与杆件的截面尺寸、质量密度、弹性模量等因素或某　一采用正循环钻进成孔，反循环清孔。选用膨润土　因素变化有关。阻抗变化处的力（Ｆ）、速度（Ｖ）　制备泥浆，泥浆相对密度为１．１５。孔口设置６　ｍｍ　厚、１．５０　ｍ高钢板护筒，护筒内径为８００　ｍｍ。当　幅值与阻抗差值成正比，即杆件阻抗变化越大，反射　波的信号就越强　。示意简图见图１（角标Ｉ、Ｒ、Ｔ　分别示意入射、反射和透射）。　根据地质报告勘探剖面明确钻头进入④　号圆砾　层后，继续下钻，直到确保钻头进入持力层深度≥　１．５　ｍ；并记录最后３００　ｍｍ的钻进深度中，每钻进　１００　ｍｍ所需时间，以此作为施工时贯人度控制参　考标准。钢筋笼吊装完毕后，安置导管二次清孔。　待各项指标检查合格后，立即浇灌桩身商品混凝　土。桩身商品混凝土坍落度约为２４０　ｍｍ，充盈系　数为１．２０。上述参数均作为施工时控制标准，试　桩情况良好。　图１波在自由桩中的传播　ＬＩ　２　Ｚｌ　‘　—ｌ　Ｚ　２０１３年１１月采用堆载法进行基桩静载荷试　验，桩身承载力符合规范及设计要求。２０１３年１２　月４日进行局部基坑验槽。２０１４年３月分批进行　根据文献［２］介绍，采用特征线波动方程分析　计算软件，同时考虑土的阻尼和弹性阶段土的阻力　桩位偏差验收，施工单位提供了桩位偏差记录数据　和基桩低应变检测简报。低应变检测采用反射波　法，设备为武汉岩土力学研究所制造的ＦＤＰ　共同作用，计算一些比较典型的实例，得出的波形见　图２。　通常讲，桩身完整性缺陷有位置、类型和程度三　个指标，而缺陷程度对桩身完整性分类是最重要的。　低应变动测法不能判断桩身缺陷的具体类型，也不　２０４ＰＤＡ掌上动测仪，传感器为加速度传感器。从　各批次低应变检测简报的结论来看，所有工程桩均　为Ｉ类或Ⅱ类桩，符合规范及设计要求，结论显示桩　基工程施工质量非常完美。　能对桩身缺陷程度作出准确的定量判断　；但是，　该方法能对桩身缺陷程度作出基本的定性判断（如　判断缺陷程度为轻微、中等或严重），具有较高的可　３　理论简述　根据一维弹性杆的波动理论，杆件的阻抗变化　信度和参考价值。　第ｌ０葛　周　敏：基桩低应变检测结果的识别与基桩缺陷处理　３１　４工程实例分析　基于上述理论，笔者仔细查阅了基桩低应变检测　简报，发现有一部分被判定为Ⅱ类桩的桩身低应变实　测信号曲线与《建筑基桩检测技术规范（ＪＧＪ　１０６—　ａ１完整桩　２０１４）》［４　３提供的完整桩典型时域信号特征曲线有较　大区别。考虑到桩顶以下３．０　ｍ范围内的桩侧土体　便于人工开挖验证，笔者挑选出低应变实测信号曲线　上（２Ｌ／ｃ时刻之前）反射波信号比较强的ｄｘｓ一２５＃工　程桩，初步判定该桩的桩身距离桩顶以下３．０　ｍ范围　内可能有较大缺陷。具体分析过程如下：　ｂ）局部缩颈　ｄｘｓ一２５＃桩初始低应变实测信号曲线见图４。　笔者就该条信号曲线提出两点疑问：（１）ｄｘｓ一２５＃桩　的实测信号曲线没有反映桩底反射波，但检测报告　中只字未提；（２）ｄｘｓ一２５＃桩在距离桩顶约２．１、６．７、　１６．０　ｍ（图４中较长虚线所示）部位，存在三处较强　的与入射波同相位的反射波。说明在上述部位，桩　身混凝土离析情况可能比较严重　，甚至已经产生　ｃ）局部离析　了较大的水平裂缝　。这些缺陷会较大程度地削　弱桩身抗压，特别是抗拔承载力，建议加固处理。而　检测报告中仅描述为“ｄｘｓ一２５｝｝桩在距离桩顶约　２．１　ｍ处有轻微缺陷”，将这根桩判定为Ⅱ类桩，很　口０　　２　可能漏判该桩为Ⅲ类桩。　针对笔者提出的疑问，五方责任主体单位于　ｄ）桩身断裂　２０１４年３月底在现场召开了协调论证会。　图２不同桩身阻抗变化时桩顶波速响应波形　－ｒＥ名称：龙港松涛路地块集聚小区地下室　桩号：ｄｘｓ一２５　桩长：７０．００ｍ　０．０（ｍｓ）ｌ　１日　Ｉ目　ｌ口　Ｉ　３８．７０ｍｓ　霎　’Ｖ。＼，、／，。一　一’一　。　ｌ　　ＩＩ　ｌ　ｌ　Ｉ　：。：。ｌ　Ｉｌ　ｌ　２　７５Ｉｌ．　１．Ｉ　２５５０　图４　ｄｘｓ一２５＃桩时域信号曲线　．Ｉ　３８．：１　Ｉ　ｍｓ　日期：２０１４—０３—２６　ｌｌｌｌｌＩＩｌＩｌｌｌｌｌｌＩｌＩｌＩｌＩｌｌＩｌＩｌｌｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌｌＩｌＩＩＪｌｌ……ＩｌｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌｌＪｌ１ｌｌｌＩＩＩ¨ｌｌＩｌｌｌｌＩｌｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌＩｌＩｌｌｌｌｌｌｌ…ｌｌ　波速：３　６３２ｍ／ｓ　针对笔者提出的第一点疑问，大家基本上达　成了共识。因为对于处在软土地区的长桩，由于　桩周土和桩身阻抗的变化以及检测设备激振能量　损耗等原因，低应变实测信号曲线基本上不能反　映桩底反射波　。但是对于第二点疑问及建议，　施工单位有较大的抵触情绪。他们认为不同检测　设备之间的差别以及检测设备本身的系统误差，　可能造成上述假象；但是，桩身质量是较好的，故　不愿意对Ⅱ类桩进行加固处理。为了做到对症下　药，以理服人，笔者提出根据现场施工条件的便利　第１０期　周　敏：基桩低应变检测结果的识别与基桩缺陷处理　３３　（桩顶以下２．１～２．４　Ｉｎ）与现场钻芯取样结果有差　别，但是在桩身缺陷程度的定性判别上，数据和实物　对桩身缺陷程度的反映是基本一致的。根据《建筑　基桩检测技术规范（ＪＧＪ　ｌ０６—２０１４）》…的规定，该　桩应至少判Ⅲ类桩。　５　加固措施　当桩身在距离桩顶３．０　ｍ范围以外存在质量缺　陷时，考虑到其桩顶附近的桩身抗压承载力基本满　足，而缺陷部位的桩身抗拔承载力要求已随深度增　加而明显降低，为封闭桩身可能存在的裂缝，提高工　程桩的耐久性，笔者建议对此类桩采取桩侧土体注　浆加固的处理措施。　至此，五方责任主体单位均同意笔者提出的建　议，对桩身质量有明显缺陷的工程桩进行加固处理。　具体的加固措施如下：　（１）对距离桩顶３．０　ｍ范围以内，桩身实测信　号曲线存在明显缺陷的桩（共１４根，具体桩号略），　桩侧土体进行人工开挖，凿除有缺陷部位的桩身混　凝土，对桩身凿除区域采用Ｃ３０细石混凝土补强处　理；对桩侧人工开挖土体采用Ｃ２５细石混凝土　灌实。　（２）对距离桩顶３．０　ｍ范围以外，桩身实测信　号曲线存在明显缺陷的桩（共２２根，具体桩号略），　首先对距离桩顶３．０　ｍ范围以内桩侧土体（桩侧外　约１倍桩身直径范围）进行人工开挖，同时预埋注　浆管；然后采用Ｃ２５细石混凝土对桩侧人工开挖土　体进行回填灌实。最后对缺陷区域桩周土（桩侧外　１倍桩身直径范围，深度为实测信号曲线显示的缺　陷部位上、下各２．０　ｍ）采用水泥浆注浆加固处理，　每根注浆管水泥注人量约４００　ｋｇ。　具体的开挖灌实和注浆加固工作从２０１４年４　月开始，到２０１４年７月全部结束。２０１４年９月１８　日进行第一次中间结构验收。此时地下汽车库顶板　已基本完成覆土并作为施工材料堆场使用，验收情　况良好。２０１５年５月该工程进行施工后浇带封闭　施工，当时建筑物最大沉降量为６　ｍｍ，最小沉降量　为３　ｍｍ。迄今为止，该建筑物整体沉降均匀，沉降　速率基本平稳。地下汽车库使用情况良好，顶板、侧　壁及底板均未出现结构性裂缝。说明桩基加固措施　取得了预期的效果。　６　结　语　对于属隐蔽工程的钻孔灌注桩桩身完整性判　别，设计人员不能仅仅基于桩基检测单位的结论，就　简单地认为工程桩桩身施工质量良好，万无一失。　而是应该结合工程地质勘察报告，认真分析基桩低　应变实测信号曲线。首先判断桩底反射波是否存　在，并从设计桩长是否过长、桩尺寸效应是否过大、　桩端持力土层阻抗与桩身混凝土强度的匹配性等方　面，分析不存在桩底反射波的具体原因；其次，要查　明桩长范围内是否有明显的，由于桩身阻抗不同而　造成的同相反射波，并分析该同相反射波是否是由　于设计桩径的变化、桩施工时产生缩颈、夹泥或裂缝　等原因造成。必要时还应根据现场施工条件，采用　二次复测、现场开挖、钻芯取样等方法进行扩大　验证　一　。　参考文献　［１］　杭州市城建设计研究院有限公司．浙江省建筑标准设计结构　标准图集钻孔灌注桩２００４浙Ｇ２３［ｓ］．杭州：浙江省标准设计　站，２００４．　［２］刘兴禄，刘琪．桩基工程与动侧技术５００问［Ｍ］．北京：中国建　筑工业出版社。２０１３．　［３］陈凡，徐天平，陈久照，等．基桩质量检测技术［Ｍ］．北京：中国　建筑工业出版社，２００８．　［４］　中国建筑科学研究院．ＪＧＪ　１０６—２Ｏ１４建筑基桩检测技术规范　［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社。２０１４．　［５］　中国建筑科学研究院．ＪＧＪ　９４—２０ｏ８建筑桩基技术规范［Ｓ］．　北京：中国建筑工业出版社，２００８．　［６］　中国建筑科学研究院．ＧＢ　５００１０－－２０１０混凝土结构设计规范　［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社．２０１１．