地质条件对低应变法检测的影响分析

陈昊海

(福建省建筑科学研究院　福建省绿色建筑技术重点实验室　福建福州　350025)



地质条件对低应变法检测的影响分析

陈昊海

(福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室福建福州350025)

桩基低应变法检测，以其特有的优势在工程中得到了广泛的应用。结合实例案例分析了土阻力变化、软硬土层交界面、持力层嵌岩情况等影响因素对低应变法检测曲线的影响，并基此提出了低应变法采用曲线结合地质条件综合分析的建议。

低应变法；地质条件；基桩

0　引言

低应变法检测由于速度快、费用低和检测覆盖面广，可以快速得出桩基础中基桩施工质量的评估结论，目前在我国已成为规范要求必须进行检测的方法。但是低应变法在实际检测中常受到诸如地质条件、施工工艺等因素的干扰，导致在进行数据和曲线分析时常常出现误判[1]。本文就日常检测中积累的一些工程实例进行总结，分析地质条件对低应变法检测结论的影响。

1　桩周土阻力对波形影响

基桩周围土体，受桩土相互作用的影响，应力波在土体中向下传播的过程中不断衰减，其衰减程度与桩身周边土体性质有关[2]，具体表现为：

(1)导致应力波迅速衰减，使有效测试深度减小；

(2)影响缺陷反射幅值，造成利用幅值进行缺陷定量分析误差加大；

(3)在软硬土层交界面附近产生反射土阻力波，干扰桩身反射信号。例如，若桩周土某一段为软弱土层，其上下层土质均较硬，则会产生类似缩颈的假缺陷。因此，场地土层条件对应力波的影响很大，在软硬土的交界面处易出现波形振荡，与缺陷的反射混淆。

工程实例1：某工程冲孔灌注桩，桩径900mm，桩身混凝土强度等级C30，桩长14m。地层状况在0m～5m为细砂，5m～6m为淤泥质土(流塑)，6m～10m为可塑粉质粘土，实测速度曲线如图1。

从图1中可以看出，除了入射波和桩底反射波外，在细砂和可塑粉质粘土范围内，速度曲线稍向下漂移为正常曲线，距桩顶5m～6m附近，即细砂与淤泥质土交界处，出现类似缩颈的曲线。但是经过现场土方开挖验证，桩身完好没有出现缩径。

经分析，出现这种现象的原因，是由于土阻力的变化造成的。在砂土层中，桩周土体阻抗大，应力波的衰减快；在淤泥土层中，桩周土体阻抗小，应力波的衰减慢，造成了类似缩颈的假缺陷。

工程实例2：某工程冲孔灌注桩，桩径1 000mm，桩身混凝土强度等级C25，桩长14m。地层状况在0～5m为软塑淤泥质土，5m～6m为砂砾石层，下部为软塑淤泥质土，实测速度曲线如图2。

从图2中可以看出，5m～6m处曲线有明显的反向波形，根据波形曲线可判定该桩5m～6m处存在扩径。但根据施工记录显示该桩的充盈系数正常，开挖验证后显示，该桩不存在扩径。经分析，该桩在砂砾石层中阻抗增大，造成了扩径的假象。

2　软硬土层交界对波形影响

工程实例3：某工程采用1 000mm直径灌注桩，桩长19.6 m。该工程地质情况较差， 从上至下：0m～2m为杂填土，8m～12m为淤泥及淤泥质土，12m～16m为砂层，其下为强风化花岗岩，其中一根桩动测波形见图3。凭波形可判断8m～12m存在缩径现象，缺陷曲线未出现重复反射，且桩底反射明显，根据经验，一般可判别为Ⅱ类桩。

但考虑到场地实际土质条件，凭借经验，在淤泥质土和砂层的软硬交界面处，灌注桩易出现缺陷，故该桩的实际缺陷可能比曲线反映出的情况更为严重。于是对该桩进行取芯试验以验证，发现9m～12m附近桩身夹泥，为严重桩身缺陷。

经分析，8m～12m附近为淤泥土和砂层的交界处，由于硬土里拔管要克服较大的摩阻力， 一旦导管拔出进入软土层，土体摩阻力会突然减小。施工时若控制不当，导管拔管速度突然加速，造成软、硬土层交界处桩身出现严重缩径，甚至断桩。所以，在检测人员对曲线进行判断时，在软、硬土层交界面附近反映出的缺陷需要格外重视。

3　嵌岩桩持力层对波形影响

分析嵌岩桩的检测信号，首先要积累检测经验，注重收集相关检测数据，明确所测桩的工艺、地质特性、桩身混凝土强度、桩身入岩深度，再根据嵌岩桩检测曲线的特征，正确辨认嵌岩桩的入岩程度，才能对嵌岩桩测试曲线做出正确的分析和判断。

对于嵌岩桩，普遍认为桩底持力层的基岩作为桩端的固定端，应力波在到达桩底后产生的反射波应符合n<1时在桩中传播的特征(n为波阻抗比)。在《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)中也规定[3]：当桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时，应采取其他方法核验桩端嵌岩情况。

但实际上，嵌岩桩的桩底反射信号对不同施工工艺的桩是不同的，一般来说，对于没用泥浆护壁或干作业的嵌岩桩，由于浇灌的混凝土从进入持力层开始就与岩石结合成一体，这样当应力波到达嵌岩面时就产生一个与锤击脉冲相反的反射信号(一般进入岩石是从强风化到中风化再到弱风化)，真正的桩底信号很难测到。

对于采用机械成孔且有泥浆护壁的嵌岩桩，由于桩侧有泥浆的原因，混凝土很难与基岩结合成为一体，测得的桩底信号跟桩底形成的沉渣有直接的关系，对信号仔细分析可定性判断沉渣情况：

(1)桩底反射曲线是单一的与锤击脉冲相反的信号，则表明该桩桩底直接接触持力层基岩；

(2)桩底反射信号先出现与锤击脉冲同向的信号，接着出现一个反向的信号，则是应力波先在沉渣界面反射了同向的信号，再穿过沉渣面到达基岩面并反射反向的信号， 这种情况表明沉渣面厚度较薄，应力波还没有被沉渣阻隔并继续向下传到基岩层并反射信号回桩顶；

(3)桩底反射信号为单一的与锤击脉冲同向的信号，这表明该桩桩底沉渣过厚，应力波在到达桩底后被沉渣所阻隔没有传达桩底基岩。

工程实例4：某工程采用1 000mm直径灌注桩，持力层为中风化花岗岩，某工程桩桩长22.0m。经钻芯法检测发现其桩底沉渣厚度不合格，达60mm，该桩低应变法曲线如图4所示，图中22.0m处为该桩桩底反射信号，与锤击脉冲相反，验证了该桩桩底沉渣的结论。

后该工程桩经沉渣清洗并注浆， 从图5复测的低应变法曲线中明显可以看到桩底只有单纯的基岩反射信号。说明该桩经工程处理后注浆形成的桩底已与基岩较好的结合，处理效果较好，达到验收标准[4]。

4　结论

由于地质条件对检测结果的影响较大，检测人员应认真研究工程地质报告，分析场地条件的影响及缺陷可能出现的类型和位置，对低应变法的各种影响因

素有透彻的了解，注意对各桩型的质量薄弱环节进行检测和核查。

(1)桩周土阻力对实测反射波产生较大影响。当桩身从软土层进入坚硬土层时，桩身阻抗增大，实测曲线向下漂移，在土层交界处与入射波反相，造成假扩径现象；反之，当桩身从坚硬土层进入软土层时，由于桩身阻抗减小，实测曲线向上漂移，在交界处与入射波同相，造成假缩径现象。

(2)在灌注桩成桩时，在软硬土层的交界面处很容易产生桩身质量缺陷，如断桩、缩径等， 而同时在软硬土层交界附近又容易产生土阻力反射波，与桩身缺陷反射波容易混淆，造成误判。

(3)嵌岩桩的桩底沉渣厚度不同，在低应变法检测信号中可以有不同的曲线特征，根据不同特性的曲线可定性地判定桩底沉渣情况。

在实际工作中，应认真研究地勘报告并分析地质条件对检测结果的影响，不能单纯依据波形下结论，一定要结合现场条件进行分析，分析不利地质条件处可能存在的桩身缺陷，避免误判或轻判。

[1]张丽娟， 韩江．地质条件与施工工艺对基桩低应变时域反射波形的影响分析[J]．土工基础，2005，12．

[2]杨光辉，李武强．施工及地质条件对桩基低应变动力反射波曲线的影响[J]．煤田地质与勘探，2003，4．

[3]JGJ 106-2014 建筑基桩检测技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，1995．

[4]GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

Influence of geological conditions on the Low-strain integrity test

CHENHaohai

(Fujian Academy of Building Research，Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

Low-strain integrity test of piles has been widely used in construction. Discussed the influence of several different geological conditions on the low-strain integrity test waves, such as soil resistance variation、hard and soft soil layer interface、bearing layer. And suggest that low-strain integrity test analysis should combine the curves and geological conditions.

Low-strain integrity test; Geological conditions; Piles

陈昊海(1983.10-),男,工程师。

E-mail:247226031@qq.com

2016-03-23

TU473.1+6

A

1004-6135(2016)07-0059-03