浅部缺陷桩反射波法检测与波形分析

浅部缺陷桩反射波法检测与波形分析农观业阚小风陈家鸥郭素杰摘要基础施工中，由于种种原因，混凝土灌注桩有时会出现某些缺陷。使用低应变反射波法可对桩身进行完整性检测。检测中，浅部离析桩、缩颈桩占缺陷桩很大一部分。本文结合工程实例，介绍采用RSM-12H基桩动测仪检测这两类缺陷桩的经验及工作方法。关键词地震反射波法；桩基检测；浅部缺陷桩；波形分析THEDETECTIVEMETHODANDANALYSISOFWAVEFORMOFTHERE-FLECTEDWAVEMETHODFORSHALLOWDEFECTIVEFOUNDATIONPILENongGuanyie,KanXiaofeng,ChenJiaou,GuoSujie(GuangzhouInstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510640)AbstractUsingreflectedwavemethod,thispaperdiscussesthedetectionofshallowdefectivefoundationpileandanalysisofwaveform.Withpracticalexamples,italsoexplainsthemethodfordetectionandanalysis.Keywordsrefrectedwavemethod;shallowdefectivefoundationpile;detectivemethod;analysisofwaveform混凝土灌注桩包括人工挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔灌注桩、以及沉管灌注桩等。这类桩由于施工及工程地质等原因，会出现某些缺陷。当用低应变反射波法对这类桩进行完整性检测时，发现其缺陷主要有离析、缩颈、扩颈、桩身夹泥、裂隙、断裂，桩底沉渣过厚等缺陷，其中浅部离析、浅部缩颈占缺陷桩的很大部分。因此，正确检测和识别浅部离析和浅部缩颈桩，是提高桩基检测质量的重要措施之一。下面结合工程实例，对浅部缺陷桩的检测和波形分析做一探讨，阐明我们在工作过程中的一些方法。本文所提供的时域曲线均由中国科学院武汉岩土力学研究所研制生产的RSM-12H基桩动测仪采集。1浅部离析桩同一工地的桩，若混凝土配制强度等级相同，龄期达到检测要求，检测时又用同一力锤敲击，所得波形脉冲首波宽度不应相差太大。例如，广州某工地的桩基础采用锤击沉管灌注21号桩，桩径为0.48m，砼强度等级为C20，其波形如图1的21-1所示。，其脉冲首波宽度为1.92ms，波形呈低频振荡，而该工地较好的桩，其脉冲首波宽度为1.00ms，比21-1号桩波形所示的脉冲首波宽度小0.92ms。该工地抽测的40支桩，脉冲首波宽度在1.90ms左右的达10支。根据桩的人工深度、工地的地质状况和施工情况，判断桩头的浮浆还未完全清除干净，因此，向施工方建议把所有的桩再挖深0.3m，即桩头清到1.30m深左右，对有问题的桩进行重测，结果奇迹出现了，原先存在离析的桩，重测后几乎都消失了，而21号桩的重测波形如图1的21-3所示，脉冲首波宽度为1.28ms,可见到桩底反射12.8ms，本桩长21.80m，测得波速为3406m/s。这类桩浅部离析完全是由于浅部浮浆未清除干净而造成的，当浅部浮浆清除干净了，浅部离析也就不存在了。图1浅部离析桩与正常桩的波形对比又如广州某工厂车间工地的15号桩为人工挖孔灌注桩，桩长为13.50m，砼配制强度等级为C25，测得波形如图1的15-1所示，其脉冲首波宽度为0.96ms,还产生振荡，而同一工地的其它桩，脉冲首波宽度为0.58ms左右，如图1的10-2所示。两者的宽度相差0.38ms，因此，笔者当即认为，15号桩为浅部离析桩，后经甲方开挖，3.00m后才到坚硬的混凝土层面。这类桩的离析和前面谈到的不同。依据工地的工程地质状况及工地施工记录的具体分析，这类桩的浅部离析主要是施工过失造成的。对于浅部离析桩，通常的处理办法是把浅部离析段挖掉，再进行重测，以决定桩的余下部分的成桩状况，然后决定采用何种方法补救。2浅部“缩颈”桩这里所说的浅部“缩颈”桩，并非真正的缩颈，而是在波形上具有浅部“缩颈”的特征。例如广州某工地的90号桩其初测波形如图2的90-4所示。从图中波形看，该桩在1.36ms对应的2.36m处“缩颈”。当时这支桩实际才挖深1.00m，由于后来该工地整个桩承台都再加深0.30m，因此，第一次检测有问题的桩，深挖后都重新检测一遍，发现好几支原来表现浅部“缩颈”的桩，重测时“缩颈”现象都消失了。如90号桩的重测波形如图2的90-8所示，还可稍见桩底反射13.20ms。该桩长23.00m，得其波速为3485m/s。图2初测与重测的浅部“缩颈”桩2次测量波形对比a—初测波形；b—重测波形通过初测与重测的波形比较可以确认，第一次检测90-4的波形并不反映该桩的真实情况。其出现浅部“缩颈”原因可能是由于桩的浅部已不符合桩为一维杆的假设条件，而且在清理桩头时有一部分浮浆未清理干净，又可能把桩头的某一部分震裂了，而检测时传感器又正好放置在浮浆上或震裂的层面上，故测到的波形并不反映桩身的实际情况。从重测得知，90号桩初测的“缩颈”就在桩面深0.30m以内，所以清理桩头是十分重要的。若处理不好，可能会得到错误的结果。3结束语依据我们多年实践经验，利用反射波法对桩基的浅部缺陷进行检测不可忽视。由于地质复杂及施工方面等原因，灌注桩尤其是锤击沉管灌注桩的缺陷很多在浅部。由于在处理桩头时有时会存在浮浆和把桩头震裂，使应力波的传播规律失去一维性，检测波形时有表现为浅部缺陷，因此，检测时应认真观测桩头，结合工程地质状况、施工记录、桩长、仪器性能、传感器类型等情况进行综合考虑与分析。笔者所述的浅部桩缺陷检测和波形分析方法，只起到抛砖引玉的作用，不妥之处在所难免，欢迎工程界及同行专家指正。作者简介：农观业，男，1941年7月生，广西浦北县人，1966年毕业于广州华南理工大学，现在中国科学院广州地球化学研究所地球物理研究室工作，高级工程师，近年来在国内刊物和学术会议上发表工程地质、桩基检测方面的论文6篇。作者单位：(中国科学院广州地球化学研究所，广州510640)参考文献1农观业.锤击反射波法提高桩基检测质量讨论.工程勘察，1997，(4)2柳祖亭，等编著.桩基振动分析与质量监测.南京：东南大学出版社,19961999年1月25日收稿，同年3月22日收修改稿