基桩常见问题及低应变在其检测中的应用

张 超

1 基桩常见问题

1.1 钻(冲)孔灌注桩

1)对于有泥浆护壁的钻(冲)孔灌注桩，桩底沉渣及孔壁泥皮过厚是导致承载力大幅降低的主要原因。

2)水下浇筑混凝土时，施工不当如导管下口离开混凝土面、混凝土浇筑不连续时，桩身会出现断桩的现象，而混凝土搅拌不均、水灰比过大或导管漏水均会产生混凝土离析。

3)当泥浆比重配置不当，地层松散或呈流塑状，导致孔壁不能直立而出现塌孔时，或承压水层对桩周混凝土有侵蚀时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩颈或断桩现象。

4)钢筋笼的错位(如钢筋笼上浮或偏靠孔壁)也是这类桩经常出现的质量问题。

5)对于干作业钻孔灌注桩，桩底虚土过多是导致承载力下降的主要原因，而当地层稳定性差出现塌孔时，桩身也会出现夹泥或断桩现象。

1.2 沉管灌注桩

1)拔管速度快是导致沉管桩出现缩颈、夹泥或断桩等质量问题的主要原因，特别是在饱和淤泥或流塑状淤泥质软土层中成桩时，控制好拔管速度尤为重要。

2)当桩间距过小时，邻桩施工易引起地表隆起和土体挤压，产生的振动力、上拔力和水平力会使初凝的桩被振断或拉断，或因挤压而缩颈。

3)在地层存在有承压水的砂层，砂层上又覆盖有透水性差的粘土层，孔中浇灌混凝土后，由于动水压力作用，沿桩身至桩顶出现冒水现象，凡冒水桩一般都形成断桩。

4)当预制桩尖强度不足，沉管过程中被击碎后塞入管内，当拔管至一定高度后下落，又被硬土层卡住未落到孔底，形成桩身下段无混凝土的吊脚桩。对采用活瓣桩尖的振动沉管桩，当活瓣张开不灵活，混凝土下落不畅时，也会产生这种现象。

1.3 人工挖孔桩

1)混凝土浇筑时，施工方法不当将造成混凝土离析，如将混凝土从孔口直接倒入孔内或串筒口到混凝土面的距离过大(大于2.0 m)等等。

2)当桩孔内有水，未完全抽干就灌注混凝土，会造成桩底混凝土严重离析，进而影响桩的端阻力。

3)干浇法施工时，如果护壁漏水，将造成混凝土面积水过多，使混凝土胶结不良，强度降低。

4)地下水渗流严重的土层，易使护壁坍塌，土体失稳塌落。

基于以上原因，基桩在施工过程中会出现许许多多的问题。所以对基桩进行工后质量检测实属必要，而低应变法仪器自身的优点近年来被广泛应用。

2 低应变检测在基桩检测中的应用

2.1 低应变检测的基本原理

低应变检测法是建立在一维波动理论基础之上，在数学上模拟桩的一维应力波传播，计算反射、投射和博得叠加，根据波形的异常推断桩的完整性。在桩质量检测过程中，把桩做如下鉴定:

1)视桩为一维弹性直杆;

2)假定桩为均匀材质构成，且截面积在受力时保持平面;

3)忽略了桩的内外阻力表面摩擦力的影响，桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹簧替代。

当桩顶受到一定的冲击力作用，会产生一弹性脉冲波，经桩身向下传播，根据力的平衡条件和牛顿第二定律，得到一维波动方程。

2.2 低应变检测过程中需注意的事项

1)现场测试准备。

准备工作的好坏直接影响测试结果的准确性、可靠性。在检测前务必注意以下几点:

a.桩头处理严格符合铁路基桩检测技术规程;

b.搜集必要的地质资料;

c.传感器安装点需充分打磨平整。

2)传感器的选用安装。

在对基桩进行低应变反射波法测试时选用高灵敏度加速度传感器检测。检测时，在将浮点工程动测仪、计算机、传感器和电源按要求连接好后，把传感器用粘贴剂粘在检测桩桩顶轴心平面处，传感器应尽可能平行于桩身轴线，位置一般在钢筋笼之内远离力棒的敲击点，传感器与桩头一定要粘贴牢固，因为不同的粘结方式对实测波形影响很大，安装不牢会使波形失真，给波形分析带来困难甚至造成误判，所以传感器与桩头应绝缘、密贴，不得有气泡。根据实测经验认为，在桩头平整的条件下，采用橡皮泥安装传感器可获得理想的桩身完整性实测曲线。

3)激振方式的选择。

在实际检测中，要根据不同条件，采用不同的激振方式，合理调整激振，能量要适中，以取得满意的测试效果，敲击时要垂直于桩顶，避免连击。

2.3 检测结果及分析

检测结果的分析也是检测过程中至关重要的一个环节，它对检测人员要求很高。需要有扎实的理论知识和丰富的现场经验。分析时一些方面需特别注意:

1)当基桩在施工过程中浅部有特别明显的“大头”现象时，其波的传播即不满足该行波理论，或波在界面处能量反射太过强烈，致使透射能量衰弱，或该处形成了“面波”反射，即曲线不能真实的反映基桩的下部情况，需要对大头进行凿挖后重新检测;

2)要特别留意扩径的奇数次反射与入射波反相位，偶数次反射与入射波同相位的特征，以免造成误判——将扩径的偶数次反射当作缺陷判定;

3)要注意低应变检测结果的多解性，注意与施工情况、地层情况等结合进行判定。其深层机理就在于:实际检测过程中，桩身是存在阻尼的，所以我们要考虑的是一个“桩土体系”对激振的响应情况，地层阻抗的变化也会在曲线中反映出来，尤其当地层摩阻较强时即其阻抗与混凝土较匹配的情况下反映尤为突出，嵌岩良好的端承桩的入岩反射信号就是明显的见证;

4)要注意区分因护筒影响所造成的缩颈与真实缩颈的情况;清晰认识扩径后回归正常桩径时的缩颈情况;

5)要特别注意嵌岩桩在入岩处的普遍塌孔现象，切不要误认为是反相桩底，致使桩长造成极大的偏差;

6)充分认识在同一条件下应力波速度与混凝土强度的正相关性，但并不存在函数关系，其复杂程度不言而喻:如混凝土的配合比、骨料种类、骨料粒径、含砂率、外加剂、含水率、施工工艺、养护条件、龄期、钢筋含量等等都起到明显的影响作用。

3 现场实测典型曲线

1)实例 1。

桩长15 m，柱桩，无缺陷，曲线见图1。

2)实例 2。

桩长15 m，实测桩长短于设计桩长，曲线见图2。

图1 实例1基桩检测曲线

图2 实例2基桩检测曲线

3)实例3。

桩长14 m，桩身在约7.54 m处轻微缺陷，曲线见图3。

图3 实例3基桩检测曲线

4)实例4。

桩长26.5 m，柱桩，约3.44 m处严重缺陷，曲线见图4。

图4 实例4基桩检测曲线

4 结语

桩基是深基础的一种，具有抗震性能好、沉降量小、可以解决特殊地基土的承载力等诸多优点。近年来得到广泛的应用，然而在施工过程中也同样暴露出诸多的问题。通过对基桩一些常见问题的总结和分析以及在用低应变法对基桩进行检测时所注意的问题的探讨，从施工过程到工后质量检测系统进行了分析总结，对确保整个桩基工程的质量和安全具有重要的意义。

［1］ 葛建伟.浅谈超声波透射法在桩基检测中的应用效果［J］.山西建筑，2011，37(3):71-72.