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桩基检测中低应变反射法与钻孔取芯法运用研究

2022-10-02杨长辉

中国建筑金属结构 2022年9期
关键词:芯法准确性桩基

0 引言

目前我国经济社会的进步推动了建筑行业的发展,因此其对于建筑质量提出了更好的要求,根据研究调查显示,我国当前城市化建设深入,且超高层建筑数量逐渐增加,为了保证整体建筑使用的安全性以及稳定性,需要加强桩基检测工作。桩基检测是建筑施工必不可少的内容,其中较为常见的检测方法有低应变反射法以及钻孔取芯法,在实际应用的过程中需要深入了解其内容以及优势,也需要了解使用的范围,保证工作人员工作的规范性,进而保证检测的针对性以及有效性,提升建筑应用的安全性、稳定性。

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1 桩基检测工作重点

1.1 做好桩基检测准备工作

为了保证低应变反射法以及钻孔取芯法可以正常应用到桩基检测工作之中,为后续的一系列工作奠定坚实的基础,并保证该整体工作的质量和效率,在实际进行检测工作之前,一定要事先做好准备工作,这是一系列工作中较为重要的内容之一。工作人员在做准备工作的过程中,需要保证其全面性以及完整性,同时需要保证细节之处的完美,降低在检测过程中出现问题的概率,避免由于外部因素的干扰降低检测结果的准确性

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首先,工作人员需要对施工现场的地质实际情况进行相关调查研究,同时需要对使用到的材料、设备以及相关资料进行检测,保证其符合相关标准和规定要求,并保证施工过程中应用的工艺以及材料类型的科学性以及合理性,如混凝土强度、选用的桩型,检测用的动测仪、钻芯机及采用的规范等,并对施工中的各项数据进行记录,保证记录数据的准确性以及真实性。

低应变反射法也被称为应力波法,本质上是对一维应力波理论的一种扩展,采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,产生应力波,应力波沿桩身向下传播,当桩身存在波阻抗差异的界面,将产生各种反射波信号,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,可检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。桩身缺陷严重时,在波阻抗减小位置产生多次反射,反射波与入射波同向;桩身扩径严重时,在波阻抗增大位置产生多次反射,奇次反射波与入射波反向,偶次反射波与入射波同向。波阻抗变化越大,则反射波越明显,由此可判断缺陷或扩径的严重程度。桩底波阻抗变化原理同桩身波阻抗。

最后,在实际应用低应变反射法与钻孔取芯法检测之前,工作人员需要严格检查桩基顶部位置,并保证其整洁性,保证检测结果的准确性以及真实性。

1.2 加强动静对比手段的应用

在实际进行检测的过程中,工作人员需要加强动静对比手段的应用,获取更多的数据参数,进而计算桩基的承载能力,同时可以保证计算结果的准确性。且此种手段在应用的过程中,操作较为简单,同时可以节约大量的时间,进而降低检测工作成本。

1.3 保证数据收集的准确性以及真实性

在实际进行检测的过程中,通常会收集大量的数据参数,工作人员需要保证数据参数的真实性以及准确性,保证后续运算结果的精准度。除此之外,工作人员在实际进行检测工作的过程中,需要将理论知识与实践经验相结合,在很大程度上降低检测工作的难度,同时为建筑整体的稳定性以及安全性奠定了坚实的基础。

(1)适用范围:在进行桩基检测的过程中应用钻孔取芯法可以对整体桩长范围以内的混凝土胶结以及密实度进行一定的检测,同时可以对桩基内的混凝土强度进行检测,保证整体施工的质量以及稳定性,此外可以帮助检测混凝土浇筑是否存在质量问题,如果存在,相关工作人员需要及时进行解决处理,保证整体建筑施工的安全性。

2 桩基检测中低应变反射法的应用

2.1 低应变反射法概述

在实际进行桩基检测工作的过程中,低应变反射法的应用是较为常见的方法之一,其在检测的过程中可以对基桩的完整性进行全面的检测,属于动测方法。在实际应用的过程中,操作较为简单,且检测速度比较快,同时不会消耗大量的成本,保证了建筑企业的经济效益,因此其成为当前检测桩基完整性的首选方法。低应变反射法是桩基检测工作中最为普遍的检测技术,且在实际应用的过程中,可以进行大量的抽样检测,在很大程度上提升了检测结果的准确性以及可信度。

2.2 低应变反射法原理

其次,工作人员需要到施工现场进行勘察,并对相关数据进行统计整理,对各细节进行妥善调查,保证桩基的完整性以及完好性,这次检测操作较为简单,只需要检查桩头是否潮湿,并观察混凝土结构是否出现松动的情况,在检测的过程中工作人员可以通过橡胶锤敲击桩头的声音判断桩头的完整性。

2.3 适用范围以及局限性分析

(1)适用范围:在实际进行桩基检测工作的过程中应用低应变反射法,可以分析了解侧波形的实际情况,并根据其数据参数判断当前桩身存在的问题和缺陷,同时可以根据桩底的反射波信号对桩底的沉渣和持力层情况进行一定的预测。

(2)局限性:不能对预制桩、钢桩的成桩质量进行检测。钻孔取芯法在实际进行操作的过程中,消耗时间较长,且需要使用的设备设施体积较大、较为笨重,同时需要投入大量的检测资金,而且在检测长桩的过程中很容易出现超出桩身的情况,因此此种方法只适合作为一种辅助方法。但是钻孔取芯法可以更加直观地判断桩底沉渣的厚度,同时可以检测桩身,得到实际长度以及桩端持力层的岩性,但是其也存在一定的局限性,无法判断桩身的扩缩径的实际情况。而且在实际进行钻孔时,受到钻孔面积的影响,对于非全断或者有较严重离析问题时,很容易出现遗漏,同时无法保证检测的准确性。此外,如果桩基局部位置出现较小的问题,且钻孔位置在桩芯位置时,很容导致桩芯位置的混凝土出现局部离析情况,这时强行进行钻孔取芯,严重会导致桩身断裂的情况发生

2.4 低应变反射法应用优势

在实际进行基桩检测工作的过程中,低应变反射法可以保证整体的检测速度,进而保证了整体建筑工程的施工工期,同时可以保证检测数据的准确性以及真实可靠性,提升基桩的质量。而且当前随着我国科学技术手段的不断提升和进步,目前的基础完全满足了低应变反射法的各项需求,在实际应用的过程中不需要投入大量的资金成本,技术难度较低,易于操作,这是低应变反射法成为主要检测方法的原因,低应变反射法的应用保证了整体基桩施工的稳定性以及安全性,推动了建筑行业的发展和进步。

2.5 低应变反射法应用的注意事项

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(1)桩基桩头处理:工作人员在实际进行检测之前,需要检查桩基桩头位置混凝土情况,保证其牢固,避免在检测的过程中出现激振信号震荡的情况,同时可以保证检测数据的稳定性,避免出现误差。在检查混凝土的过程中,需要保证混凝土符合相关内容标准要求,同时需要保证桩顶的坚硬度,除此之外需要对混凝土进行一定打磨,保证其处于水平状态。低应变反射法应用如图1 所示。

(2)处理传感器耦合:低应变反射法在实际应用的过程中,通常会受到外部环境因素以及人为因素的影响,导致检测信号出现误差,因此工作人员一定要进行干扰和控制,如对传感器进行耦合处理,在此过程中需要使用到石膏、黄泥或者橡皮泥,也需要对其粘结度进行控制,薄厚适中。完成安装之后需要对传感器的位置以及桩顶位置进行调整,保证两者处于要求状态

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在对桩基进行检测的过程中,钻孔取芯法是一种比较直观且操作较为简单的技术方法,此方法主要应用于实体工程中。利用专用钻机,从结构混凝土中钻取芯样检测桩长、桩身强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性,鉴别桩端持力层岩土性状。通常情况下,在实际进行应用的过程中需要使用到外径不小于10cm的单动双管钻具,同时需要保证垂直度沿桩轴线或者平行轴线的方向。同时为了保证钻孔位置的准确性,保证位置不会出现偏差,需要避免出现环状间隙,提升钻孔工具设备的稳定性,并保证混凝土采取率不能低于95%

除此之外,工作人员在明确传感器位置以及选择激振点的过程中,需要对现场环境进行勘察,了解钢筋笼主筋的实际情况,同时需要避免其对波形产生不良影响,避免由于素混凝土以及钢筋笼主筋交界面位置处的阻抗数值减小,出现利息或者断桩等问题判断失误的情况。

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3 桩基检测中钻孔取芯法的应用

3.1 钻孔取芯法概述

工作人员在对工程实体进行检测的过程中,通常会应用钻孔取芯法,但是在实际进行钻孔的过程中,很容易降低桩身混凝土结构的抗压强度,特别是在取芯的过程中,很容易降低配筋负荷能力,进而造成配筋出现钻断现象,最终降低桩身混凝土的整体质量。因此如何有效进行钻孔以及取芯工作是当前工作人员的研究重点内容。现阶段,不同厂家生产的混凝土材料存在较为明显的离散性,会直接影响多方面的强度,对取芯位置的确定造成了一定的难度,在实际进行取芯的过程中需要保证混凝土的轻度以及匀质性,而且在随机进行抽样时需要保证在均匀的平面下进行。

3.2 钻孔取芯法原理

(3)科学设置激振点以及传感器的检测位置:为了保证桩基波形的准确性以及真实性,工作人员在实际进行操作的过程中应该避免出现负向反冲波,因此在实际应用的过程中需要控制传感器与激振点之间的距离,保证距离以及位置的科学性以及合理性。如果两者之间的距离过小,会出现负向反冲波,导致桩身的浅部缺陷无法显示出来,进而影响波形分析数据,导致其数据出现不准确的情况。通过调查人员调查研究,并且统计分析多项数据发现,在明确激振点位置的过程中,如果以桩为中心,在距离桩中心位置2R/3 的位置安装传感器是最为合理的,且这个位置产生的波形最真实、可靠。

3.3 适用范围以及局限性分析

为进一步分析客源市场结构的变化,本文依据各月网络关注度数据,计算各月首位度指数和首位度省区市场占有率(表1)。从表1中同样可以看出,张家界各月客源市场结构存在明显的变化,各月二省区指数、四省区指数和十一省区指数都存在差异,其中,3月、10~12月首位度指数较高,客源市场较集中,其它月份首位度相对较小且差异不大。二省区指数、四省区指数和十一省区指数均较小,说明张家界客源市场分布较均衡,结构较正常。市场占有率年内变化相似,二省、四省、十一省区市场占有率都呈现差异较小的“U”型变化,中间低,两端高。

(2)局限性:低应变反射法具有操作简单、低成本等特点,这是其被大力推广的原因之一。但是在实际应用的过程中,主要是依靠较为理想化的一维波动理论,在应用的过程中具有一定的局限性,如此项方法手段不适合应用于离析范围较大或者渐变缩径的情况,因为在这种情况下,即使存在缺陷,但是波形表现并不明显;而且对于预制桩的接头或者裂纹反射判断方面存在一定的难度,不容易掌握;在判断桩底沉渣的具体厚度方面,其数据的精准度也比较低;此外,如果浅部存在缺陷时,很难发现深部是否也存在缺陷。

3.4 钻孔取芯法检测应用问题分析

钻孔取芯法在实际应用的过程中具有一定的优势,可以保证整体桩基施工的质量,同时可以保证获取的各项数据参数的准确性以及可靠性,且此过程中更加直观,此外可以牢牢掌握桩基的破坏程度,进而保证整体检测的检测效果以及检测质量。但是在实际进行操作的过程中,其设备设施的操作要求工作人员具备较高的专业技术,而且需要使用的设备种类较多,在实际进行检测的过程中很容易受到外部环境等因素的影响,桩身检测质量的评价结果具有一定的差异性,不能代表实际情况。因此在实际进行检测的过程中,需要对桩身质量进行分析,而且随着当前我国科学技术的进步和发展,在应用钻孔取芯法的过程中需要结合使用其他技术,如超声波检测法,在最大程度上保证检测的准确性。

4 实际工程案例分析(钻芯法验证低应变结果)

如在三明市沙县区A 工程中,其中一栋住宅楼需要采用旋挖钻孔灌注桩,C35 水下混凝土,桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。某基桩桩长7.15m,桩径80cm,无扩底。

低应变分析:应变图如图2 所示,波形桩底正向反射明显,与常规反射信号不同(由于持力层为岩层,且桩长较短,桩底反射波方向应为反向或者桩底反射不明显);结合地勘报告与现场实际情况,此处地下水水位较高(位于桩顶以上1.5m),且桩身上部土层为素填土,旋挖桩施工过程中极易产生塌孔,导致清底困难,产生沉渣。低应变初步分析为沉渣较厚,建议采用钻芯法核验桩端嵌岩情况。

钻芯法试验结果表明:钻芯如图3 所示,5.90~7.15m 之间为沉渣,土质较为松散,在底部位置存在30cm 强风化泥质粉砂岩,沉渣厚度及桩端持力层均不满足设计要求。

通过上述分析,需要对原受检桩进行注浆加固,并在该桩西侧进行补桩。面对地质情况比较复杂,成桩质量较差的灌注桩,低应变普测无法判断缺陷类型时,应结合地质、施工情况综合分析,可以将低应变反射法与钻孔取芯法进行配合,以便于进一步查明桩身完整性,确保基桩使用安全。

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5 结论

综上所述,低应变反射法以及钻孔取芯法是当前桩基检测中较为常见的检测方法,本文对两种方法的概念、原理、局限性以及适用范围进行分析,进而保证施工的针对性以及有效性;同时本文也对实际案例进行一定的分析,可以看出低应变反射法与钻孔取芯法的应用能够检测桩身的完整性,保证了桩基施工的稳定性以及安全性。在实际应用的过程中可以将二者配合使用,在很大程度上提升检测质量,并保证数据参数的准确性及可靠性。

[1]陈朝.桩基检测中低应变反射法与钻孔取芯法的应用分析[J].四川建材,2021,47(07):20-21.

[2]容红波.浅议建设工程桩基检测中低应变反射波法的运用[J].建筑与装饰,2020(18):152+157.

[3]黄明剑.低应变法和高应变法在桩基检测中的结合运用研究[J].建筑·建材·装饰,2021(13):150-151.

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