低应变法检测既有建筑地基基础的探讨

夏 壮，雷发洪

(四川省建筑科学研究院有限公司，四川 成都 610081)

0 前 言

选择合理的既有建筑地基基础检测技术属于探索建筑地基基础的核心任务，纵观现阶段使用次数较为频繁的地基基础检测技术，低应变法检测有着较多的优势，如容易操作、经济性强等，是最满足建筑结构地基基础检测的关键技术，把该技术渗透到既有建筑地基基础之中，能够从源头上处理好建筑地基基础产生的各种问题。显然，本文针对低应变法检测既有建筑地基基础进行探讨具有一定的实践意义。

1 既有建筑地基基础检测技术概述

1)荷载试验技术。该技术在相关领域中得到了广泛的使用，尤其是在地基承载力的检测以及评定方面起到了不容小觑的作用。相关人员在开展荷载试验的过程中，选择的建筑物为条形基础，紧接着选择最为适宜的试验位置开展相应的检测工作，并在充分结合检测结果的基础上来科学判断建筑物地基基础。

2)原位取样技术。随着21世纪的来临，该技术如雨后春笋一般涌现出来，在既有建筑的地基基础检测期间，地基土的力学性能指标通常涵盖以下几点：①含水率；②孔隙率；③粘聚力；④密度；⑤压缩模量；⑥内摩擦角等，对以上这些力学性能指标开展检测工作，就可以实现对地基基础可靠性的科学判断。在对该技术进行使用的时候，相关人员需要在基础下方直接选择试样，然后借助于土工试验的方法来对地基基础的物理力学性质变化进行深层次的分析。

3)剪切波速试验技术。针对这一检测技术来说，其也属于衡量既有建筑地基基础承载力的关键技术，通过对以下内容的科学检测：①地基土泊松比；②弹性模量；③剪切模量；④阻尼比，可以早日实现对土层进行孔隙率以及容重的科学分配，以此来实现对地基加固效果的全面检测。

4)探地雷达测试技术。结合相关资料可以发现，其在建筑地基基础检测当中扮演着重要的角色。相关人员在使用该技术的时候，试验对象是桩基础。随着该技术的有效运用，无论是针对基桩位置的相关数据还是埋深的相关数据来说，均可以得到科学判断。但从客观的角度出发来讲，地下水会直接影响到该技术检测的真实性。所以，为了进一步强化精确度，相关人员在检测既有建筑的地基基础期间，倘若发现该地地下水位变高，那么此时需要对检测手段加以完善与优化。

5)低应变动力测试技术。该技术在当前既有建筑地基基础检测之中发挥出了不容小觑的作用，使用次数较为频繁。在开展测试工作的时候，需要以素混凝土桩为主，借助于特定的技术方式，得到与之相匹配的数据，结果前后对比研究，以此来获取地基基础的完整性。就低应变基桩反射波法测试来说，其借助于洞内锤击激振方式可以有效确保动测曲线的典型性，存在着较强的适用性。

6)沉降观测技术。该技术也在既有建筑地基基础检测中得到了广泛的使用，通过对现有建筑高程的检测可以对建筑物的沉降变形加以明确。为了确保增层改造之后的建筑物可以继续运作下去，该技术的使用不可或缺。

2 低应变法在既有建筑地基基础检测中的应用

2.1 基本原理

在检测既有建筑地基基础期间，该检测方式在该领域中得到了普遍的认可与推崇。在具体使用期间，充分依赖于基桩反射波法可以快速实现对基桩结构完整性的科学测量。在具体使用的时候，通过对桩顶添加相应的激振信号，就可以在桩基结构中衍生出与之相匹配的应力波。从客观的角度出发，应力波形成后会慢慢随着桩身实现快速传输的目的，倘若碰到不连续界面等相关情况时，那么这个时候应力波就会及时在反射作用之下演变成相应的反射波，在科学判断波形特点、反射波传播时间等相关内容的基础上，就能够以最快的速度获取桩基的完整性，显然以上这个流程属于该检测法的基本原理。

2.2 低应变法地基基础检测的设备

相关人员在具体进行检测期间，使用低应变法所需要的设备通常包含以下几点：①动测仪；②速度传感器；③激振力棒；④激振力锤，具体内容见表1。

表1 所需仪器及相关设备参数

2.3 低应变法在既有建筑地基基础检测中的方法

相关人员在开展检测工作的时候，低应变法测试期间基本上都是以传统锤击方式为主的，显然这样会增加一定的难度系数，因此，应当要采取有效措施不断完善与优化相关检测方式。在具体实践活动当中，声波的激发手段通常是先借助于水钻开展钻孔作业，紧接着再做好以下两个部位的安装工作：①做好钢板梁的安装工作；②做好传感器的安装工作。直到所有都准备充分之后，相关人员才能够借助于重锤敲击桩顶钢板梁的手段来快速实现应力波的能量输送(见图1)。不只是这样，相关人员还可利用鞭炮激发的手段实现声波信号的科学采集。

图1 既有建筑桩基低应变现场检测示意图

2.4 确保低应变法应用效果的有效手段

1)相关人员应当在进行检测的前期阶段做好充分的准备工作，首先，把受检桩头调节到指定的标高处，目的是为了充分确保受检桩混凝土强度满足相关设计要求，同时还要保持在大于15 MPa的范围内为宜。与此同时，桩顶面应当处于干净整洁的状态，将桩头表面浮浆以及存在的杂质做好相应的凿除工作，确保混凝土表面处于裸露状态，阻碍检测的桩顶外露钢筋需要割掉，为桩顶和桩轴线处于垂直状态打下扎实的基础；预应力管桩低应变检测之前，倘若桩头法兰盘以及桩身混凝土密切相连，那么这个时候不需要进行二次处理，要不然就要把桩头锯平、清洁干净。

2)为了可以从根本上强化低应变检测的可靠性与真实性，检测现场应当提供与之相匹配的平面图，这样做的目的是为了当桩基质量发生问题减少由于桩号的不真实性而对桩基工程整体质量带来的不利影响；与此同时，还应当提供以下报告：①桩长施工记录报告；②工程地勘报告；③桩身混凝土设计强度报告等，以便可以实现对桩身完整性的科学判断。

3)针对桩长的设定来说，其需要为桩顶测点到桩底的施工桩长，就桩身截面而言，其需要为施工截面积；相关人员在对时域信号进行记录的过程中，其时间段长度需要保持在2 L/c时刻后持续大于5 ms；应当在充分结合同类型桩测试值的基础上来对桩身波速进行科学设计；无论是针对采样时间间隔来说，还是就采样频率而言，均要严格按照桩长、桩身波速进行科学选择，同时还要采取必要手段确保时域信号采样点数小于1 024点；最后应当在充分结合计量检定结果的基础上来对传感器进行科学设置。

4)相关人员在采集低应变信号的过程中，应当想办法确保传感器安装位置和桩顶面处于互相垂直的状态，同时还要确保传感器和桩顶耦合粘结牢固；应当选择最为适宜的激振力锤，要想得到桩身下部缺陷反射信号，那么就要以宽脉冲、低频方式为主；要想得到桩身上部缺陷反射信号，那么就要以窄脉冲、高频方式为主。针对钻孔灌注桩的激振点位置来说，尽可能以桩中心为主，传感器应当设置在距桩中心2/3半径处；而就预应力管桩的激振点而言，其一定要和测量传感器设置在与之相匹配的平面上，同时还要和桩中心连线衍生出来的夹角宜90°，最后还要确保激振点以及测量传感器规范设置在桩壁厚的1/3处。

5)为了可以从根本上提高低应变法的应用水平，对激振方式进行科学选择是势在必行的。通过对小能量激振的有效运用，检测分辨率也逐渐上升。

6)如果想要将低应变法的应用水平加以提升，那么相关人员就应当在低应变法的应用期间采取针对性的手段确保被检测基桩可以进行一定次数的测试工作，这样做的目的是为了降低测试误差情况出现的概率，最大限度地减少不良因素影响到测试结果的可靠性与稳定性。除此之外，为了进一步提高低应变法的应用水平，相关人员可采取多次重复激振、增强信号等各种手段来增强检测效果。

3 低应变法检测中的注意事项

3.1 嵌岩桩低应变曲线桩底信号的判读

针对嵌岩桩的桩身质量来说，其和被测量基桩进入持力层的形态存在着息息相关的联系。从客观的立场来讲，持力层基岩的强度一般比桩身强度要高出一些，倘若当持力层完好无损、桩底没有任何杂质时，那么这个时候低应变桩底产生的反射信号表现属于负向反射。而就桩底存在不足之处的嵌岩桩而言，桩底所衍生出来的反射信号会存在与之相匹配的异常反射。结合相关资料可以发现，嵌岩桩的桩底不足主要与以下两点存在着密切的联系：①在嵌岩桩成孔期间出现了塌孔等情况，继而在无形当中令相关混凝土和持力层基岩不具备较强的胶结；②嵌岩桩桩底不能到达与之相匹配的岩面，且持力层无法达到设计标准。倘若嵌岩桩存在桩底缺陷情况且应力波经桩身输送到相应的界面时，那么此时，Z1>Z2，Vr与Vi同号，换句话来说就是反射波和入射波呈现出同相状态，而桩底所形成的反射波信号表现为相应的正向发射。

3.2 灰岩地区的溶洞问题

对灰岩地区地下溶洞的发育情况进行深度剖析之后，可以发现：其存在隐蔽性的特点，假如超前钻不能将地下溶洞的真实状况充分体现出来，那么必然会增加危险情况出现的概率。所以，岩溶地区基桩低应变法检测曲线的辨别应当依据多个因素加以判断。倘若桩底持力层存在溶洞发育情况时，并且基桩悬于溶洞的上面，那么此时桩端承载力无法发挥出应有的价值，同时还会对基桩的稳定性产生不利影响。所以，这就要求相关人员要对桩底附近的异常反射引起必要的重视，在适当的情况下还应当借助于钻芯法加以证实。假如钻深穿过若干个小溶洞且相关超灌类似于先扩径后缩径时，那么这个时候会受以下几种因素的干扰而影响到低应变实测曲线：①应力波折射；②透射，继而对检测结果的真实性带来不利影响。

3.3 波速的合理选择

在采取低应变法开展检测工作期间，桩身波速和混凝土强度存在着息息相关的联系，并且还会受到以下几种因素的干扰：①成桩施工工艺；②混凝土的养护情况；③骨料的种类级配；④钢筋笼的布置形式等。一般桩身波速是和混凝土强度呈现出正比例的状态，但不允许进行定量评价。从客观的角度来讲，当桩长已知、桩底有明确反射信号的情况下，那么此时基桩波速可结合以下公式进行详细计算：

C=2L/T

式中，桩长用L进行表示，入射波波峰与桩底反射波波峰的时间差用T进行表示。

倘若桩底反射不显著时，那么这个时候仅仅可以结合经验取值。总而言之，为了尽可能减少误判情况出现的概率，

相关人员应当做好相应的搜集工作，主要搜集以下几种资料：①施工记录；②地质条件；③灌注量；④成孔深度；⑤混凝土强度等。与此同时，还应当结合本地区相关条件的波速实测值做好相应的取值工作。尽管波速存在一定的区别，然而当检测的波速异常情况较为突出时，那么这个时候依然可以辨别问题的存在。通常情况下，波速处于偏高状态时，那么桩长很容易发生不真实的情况；反之表示桩身极易发生离析等相关质量问题。

3.4 各种检测方法间的对比验证

结合相关资料可以发现，可以应用在基桩检测的手段各式各样，其中以下几个检测法在该领域中得到了普遍的认可与推崇：①低应变法；②钻芯法；③静载法等，并且也存在较强的可行性。我们都知道每一个检测方法均具备自身的优点，所以这就要求相关人员在实际应用期间对其技术加以完善，继而达到预期的目的。

4 结 语

当前的低应变法技术发展已经趋于成熟化，相对来说检测结果也迎合相关标准，就充分保障建筑地基基础的可靠发挥着不容小觑的作用。该检测法尽管在每一个方面均存在着不可比拟的优点，然而在具体应用期间，还应当对其相关注意事项引起必要的重视，只有这样才能促使该技术发挥出最大的价值。本文从以上几个方面进行探讨，旨在促使该技术可以发挥出应有的价值。

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