爆破致断基桩的低应变检测技术

王岭

摘要：铁路桥梁经常穿越山区，笔者在检测山区桥梁基桩过程中常常遇到由于采用爆破法开挖承台而将基桩破坏的情况，在此结合几个工程实例探讨此类基桩低应变法波形的特点、检测过程中的注意事项和处理方法。

关键词：爆破致断 基桩 低应变

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0040-01

低应变检测方法的原理及局限。

低应变动力测桩基本原理，即首先将桩体简化并假设为一维弹性杆件模型，且定义波阻抗概念来描述桩身截面变化，然后根据弹性波的传播理论，通过桩顶的激励作用使桩身内部产生波动，由安装在桩顶的加速度型或速度型传感器接收不同波阻抗截面的反射波，记录下自桩顶至桩身弹性波传播的幅值-时间曲线，最后由曲线相位和幅值变化情况即桩身波阻抗的变化情况，判断桩身缺陷性质，确定缺陷位置，复核桩长。

目前国内基桩完整性检测方法中大多采用低应变和超声波两种方法，低应变法以其快捷和经济的特点成为检测方法的首选。但这种方法有其明显的局限性：由于波速无法确定所以无法确定桩长及位缺陷位置、存在浅层盲区、对检测人员经验要求较高等。

铁路桥梁经常穿越山区或冰土区，笔者在检测山区或冰土区桥梁基桩过程中常常遇到由于采用爆破法开挖承台而将基桩破坏的情况，在此结合几个工程实例探讨此类基桩低应变法波形的特点、检测过程中的注意事项和处理方法。

现将由于采用爆破法开挖承台而将基桩破坏典型波形的工程实例列出。

实例一：京福铁路某大桥10号墩，设计基桩8根，直径1.0m，C30强度等级，桩长14m，嵌岩桩。从地表至桩底地质依次为腐质粘土、强风化页岩、弱风化页岩。波形如下。

此桩经破凿验证，从桩顶到向下4m混凝土连续疏松，无肉眼可见裂纹。

实例二：青藏铁路某特大桥37号墩，设计基桩8根，直径1.25m，C30强度等级，桩长18m，嵌岩桩。从地表至桩底地质依次为粘土、多年冰土、强风化页岩、弱风化页岩。波形如下。

此桩经破凿验证，从桩顶到向下3.6m混凝土连续疏松，无肉眼可见裂纹。

实例三：武广铁路某大桥7号墩，设计基桩8根，直径1.0m，C30强度等级，桩长16m，嵌岩桩。从地表至桩底地质依次为碎石土、板岩，全风化、板岩，强风化、板岩，弱风化。波形如下。

此桩经破凿验证，从桩顶到向下2.5m混凝土连续裂纹，肉眼可见多条裂纹，最宽处约2mm。

上述波形具有此类基桩的代表性，从时域图可以看出，多数被炸断的桩反射波形呈现低频震荡或大波浪形，从频谱图上来看，主频较低，但有时也呈现类似实例三的波形。根据理念知识可以推断为浅层缺陷，但位置和缺陷种类无法得知。上述三个墩共24根桩，每个基坑中桩的波形均类似。后来笔者定性为爆破造成的浅部断裂，均为四类桩。经询问及桩身下凿后发现实例一桩头至4m处混凝土疏松，凿除容易，实例二桩头至3.6m处混凝土疏松，凿除容易，后证实为爆破开挖承台所致。

上述由于爆破所致桩身损坏的情况多处在山区或多年冰土区。从开挖过的基坑壁可看出，一般为坚硬的岩石或多年冰土层。由于一些施工单位经验不足，先进行基桩施工再进行开挖。导致开挖困难，于是利用爆破开挖造成基桩断裂。

在检测此类基桩时过程中除了从波形上分析以外还要注意以下情况，以便更准确判断。

（1）若在山区要观察基坑壁是否为坚硬的岩石，若在多年冰土区则注意承台底面是否在地表以下。如遇上述两种情况时则要仔细询问开挖承台的方法。

（2）注意闻气味。若基坑开挖采用爆破方法时会留下乳化炸药特有的气味，当闻到此气味时就要注意桩身浅部缺陷。

（3）注意听声音。当检测到被炸断的基桩时，通常会听到特有“空空”的回音。

若上述几种情形皆具备加上波形低频震荡则基本可以断定为爆破引起的桩身断裂，此种断裂是连续的大面积的裂纹（有时肉眼可见），造成混凝土疏松，应判为四类桩。

分析形成上述低频震荡原因，笔者认为是由于桩顶受激振后没有形成质点压缩后产生的波的传输，而只是浅部缺陷部份的振动，实测曲线为传感器和缺陷部份的共振曲线。

笔者对41根被炸断炸损的基桩破坏深度进行分析，8根需凿除到2m，12根需凿除到3m，20根需凿除到4m，只有1根需凿除到7m，由此可见78%的被炸断基桩损坏深度在4m以内。

此类由爆破致断或致损的桩必须处理，最有效的处理方法就是人工风镐凿除。由于实测曲线多为共振曲线而非反射波信号，所以无法确定缺陷位置。凿除过程技术人员应一直旁站，缺陷部分凿除容易，一直凿到硬的混凝土时再采用低应变法检测，一直到波形为正常的反射信号为止，再进行接桩。根据上述统计78%的基桩损坏深度在4m以内，这一深度适合人工凿除后接桩处理的。

检测人员在山区或多年冰土地区检测桥梁基桩时应对施工单位进行提醒，避免开挖基坑采用爆破方法。应该先将承台底标高处清理平整好，再进行基桩施工。