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低应变法和声波透射法在桩基检测中综合应用研究
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3秒自动关闭窗口　　广州市盛通建设工程质量检测有限公司
　　摘要：为提高广州市轨道交通施工质量和水平，规范声波透射法和低应变法的检测过程，使相关单位学习到相关检测规范和要求，文章对声波透射法和低应变法检测的相关问题进行了讲解，阐述了具体的检测准备工作、过程和结果判定，并提出相关的建议。
　　关键词：广州市轨道交通；声波透射法；低应变法；培训资料
　　我司承接了广州市地铁新线六号线二期、七号线一期、九号线、十三号线、四号线南延段、八号线北延段、十四号线一期、十四号线知识城支线、二十一号线、新广从路改造工程，共九个地铁新线和一个改造工程的工程桩和地下连续墙的声波透射法和低应变法检测任务。在检测过程中，检测人员发现施工、监理和个别业主代表对上述两种检测方法和检测流程不熟悉。为了更好的配合广州地铁的施工进度要求，更好的完成地铁公司下达的检测任务，本人根据多年的工作经验，结合相关的规范和规定的要求，编写制了本培训资料，重点为讲解检测整个流程，以及针对声波透射法和低应变法检测的注意事项。
　　一、检测方法的选用
　　建筑地基基础工程分为地基工程、基桩和基础锚杆工程、支护工程等。
　　地基工程的检测内容包括地基承载力、变形参数、岩土性状和施工质量评价等。基桩及基础锚杆工程的检测内容包括工程桩的桩身完整性和承载力检测、基础锚杆抗拔承载力检测。支护工程的检测内容包括土钉和支护锚杆抗拔力检测、水泥土墙墙身完整性检测、地下连续墙墙体质量检测、用于支护的混凝土灌注桩的桩身完整性检测等。可选择的检测方法详见下表。
　　检测方法的选择
　　二、检测比例
　　市建委相关规定：《关于基坑支护质量检测工作的通知》（穗建质[号）、《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（穗建质[号）（此规定于日失效，在评估修订中）。
　　相关规范：《建筑基坑技术规程》（JGJ 120-2012）、《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）等。
　　设计图纸：在制定检测方案时，除了满足上述各相关规范和要求的检测比例外，还需满足设计图纸上关于检测方法和数量的要求。
　　基础工程抽检比例一览表
　　三、检测流程和方案
　　得到业主代表或监理的通知后，检测人员进行现场查勘并提供检测技术方面的支持，包括检测技术方案等。在取得经审批同意的检测方案后，就可以对受检桩或地下连续墙做好检测前的准备工作；在准备工作完成后，安排进场进行检测；现场检测工作完成后，对采集的检测数据进行分析，并出具检测初步结果和检测报告。如果检测初步结果出现异常，一般来说就需要进行验证检测，验证检测需由地铁认可的第三方检测单位进行。在验证检测确认检测结果异常时，应进行扩大检测。
　　一般来说，按地基基础检测（含验证检测、扩大检测）以及对不符合原设计的处理，必须由建设单位会同施工、勘察、设计、监理、检测等单位制定方案，再报送工程质量监督机构后实施。地基基础检测方案的主要内容包括：工程概况、工程地质状况、设计要求、地基基础类型及数量、检测方法、检测数量等。工程规模较大，分区（段）施工的工程，采取分区（段）按比例进行检测的，应在方案中加以说明。
　　对于地铁新线，检测方案由施工作为主体编写，检测单位提供检测技术方面的支持和咨询，包括检测技术方案、检测比例和检测前准备工作等。
　　四、检测准备工作
　　（一）受检桩/墙身强度要求
　　当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩/墙桩身混凝土强度不得低于设计强度等级的70%，或预留立方体试块强度不得小于15MPa。一般来说，混凝土达到28d强度的70%大约需要15天左右的时间。综合考虑各方面的影响因素，建议在混凝土龄期达到21天才开始检测。
　　（二）低应变法检测
　　1、混凝土灌注桩桩头处理
　　（1）凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出坚硬的混凝土表面，看到粗骨料，不要有浮浆。如果打磨点处为浮浆时，会影响敲击效果和传感器采集效果，影响曲线的采集，从而影响检测结果的分析。
　　（2）桩顶应该平整、干净、无积水，且与桩轴线基本垂直。
　　（3）桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。
　　1）如果桩头周边浮浆较多（扩径），导致桩头截面尺寸远远大于桩身尺寸的，应先凿除浮浆后再进行低应变法检测。
　　2）如果桩头浮浆较厚的，破除浮浆后桩顶标高低于设计标高的，需在低应变法检测完成后，再进行桩头部分的混凝土浇注（接桩）。当桩头在地面（承台垫层或基底垫层）以下时，需开挖至桩头，且出露不少于10cm的桩头。所开挖的坑槽大小应满足一人在坑内弯腰敲锤所需要的活动空间，并做好坑槽周边的安全保护。
　　（4）妨碍正常检测操作的桩顶外露主筋、箍筋应割掉或掰开。
　　对于立柱桩，因为桩顶有钢架格构柱的存在，对低应变法的检测操作有一定影响，可在格构柱外适当打磨一些锤击点，尝试从多方面进行检测。建议在条件允许的情况下，预埋声测管以进行声波透射法检测。
　　（5）按规范所示打磨点位以作锤击点和传感器安装点。
　　打磨前，可先用铁锤敲击桩顶混凝土，以确认打磨位置及附近没有缺损或裂缝。各打磨点应在同一水平面上，避免打磨点高低不平或者与桩轴线不垂直（打磨点倾斜）。
　　打磨点应为直径约8cm的圆。对于桩径较小的桩（桩径&1.2m），可以减少一个桩中心周边的打磨点（不能减桩中心的打磨点）。当受检桩桩径大于2.5m时，应该增加桩中心周边的打磨点。
　　（6）检测前，应保证打磨点处无砂粒粉尘，并保持无积水。传感器耦合剂采用橡皮泥，对积水要求不高，但对砂粒和粉尘有较高的要求。
　　2、CFG桩桩头处理
　　对于CFG桩，因桩径较小（普遍为500mm），可打磨三个打磨点。打磨点距离桩中心以为半径的1/2.。桩头尺寸宜与桩身一致，溢出的浮浆应凿除。
　　3、管桩桩头处理
　　（1）当端板与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理。当两者结合不紧密时，应采用电动锯锯平或凿去端板等处理措施。
　　（2）需按方案完成检测后，再进行下一步的施工工序。
　　当桩顶标高比设计标高要低，送桩过深时，应先进行低应变法检测，再进行接桩。如果桩身存在浅部接桩，那接桩部位也可能会对检测结果的判定造成影响。
　　桩芯在填砼之后，桩身截面面积就会发生变化，影响检测结果的判定，故应在桩芯填砼之前进行检测。
　　如果桩头需作防雷接地处理（打防雷，打掉桩头部分混凝土），应先检测完再做防雷处理。如果已经进行了防雷处理，应按传感器和锤击点的布置要求，用打磨机打磨出平整的测试点。
　　（三）声波透射法
　　1、声测管埋设
　　（1）声测管内径宜比换能器（直径为20～40mm）外径大10mm左右。一般选用40～50mm、壁厚1.5～2.5mm的专用声测管。建议不要使用采用橡胶圈连接的声测管，避免声测管对接不好时，橡胶圈变形移位影响声测管内径。
　　（2）声测管下端应封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应光顺过渡，管口应高出混凝土顶面100mm以上，且各声测管管口高度宜一致。
　　（3）在混凝土浇灌前，声测管应采用适宜方法进行有效固定，以保证其在混凝土浇灌后相互平行。如果桩头与桩底的管距相差较大，会严重影响检测结果的判定。
　　2、声测管的布置
　　（1）混凝土灌注桩
　　混凝土灌注桩中的声测管应沿钢筋笼内侧呈对称形状布置，声测管埋设数量应满足规范要求。混凝土灌注桩的声测管应自正北方向顺时针旋转对声测管依次编号。
　　（2）地下连续墙
　　地下连续墙单个直槽段中的声测管埋设数量不应少于4根，声测管间距不宜大于1.5m。声测管应沿钢筋笼内侧布置，边管宜靠近槽边（&槽段厚度的一半），呈&N&或&W&布置。
　　一般来说，长度不大于4m的槽段应最少埋设4根声测管，4～6m的槽段应埋设5根或以上的声测管，大于6m的槽段应埋设6根或以上的声测管，如此类推。
　　对于转角槽段，声测管埋设数量不少于3根，布置方式严格按照规范要求。如果转角槽段有一边较长，声测管边管距离槽边超过40cm，应增加声测管埋设的数量，布置形式参考直槽段的埋设方法。
　　地下连续墙的声测管应沿基坑的顺时针旋转方向对声测管依次编号。
　　3、声波透射法的检测深度
　　按相关规定要求，声波透射法的检测深度（每一个检测剖面）与桩长/墙身必须一致。
　　现阶段，根据设计单位提供的图纸，混凝土灌注桩或地下连续墙的钢筋笼底部均设计了约30cm的保护层，且钢筋笼下端内收，个别标段钢筋笼设计未到桩/墙的底部（吊脚），埋设和固定声测管存在一定难度。
　　故施工单位在埋设声测管时，需要注意几个方面的问题。
　　（1）尽量把声测管埋到桩/墙底
　　可提前标示固定声测管的主筋，在保证施工顺利进行的情况下，钢筋笼内收口处适当减少该主筋弯曲度，并适当延伸该主筋到桩/墙底部。
　　对于吊脚的钢筋笼，经设计同意及出具相关施工方案后，把固定声测管的主筋延伸到桩/墙底部，甚至把钢筋笼延伸到桩/墙底。
　　（2）施工时做好声测管的保护，避免声测管损坏而发生堵管。
　　在浇灌混凝土和破除桩头浮浆时，需要注意保护声测管，避免振捣棒和风炮等打坏、打扁声测管。破除桩头浮浆后，清洗和切割声测管时，也需要防止小石块和砂粒进入声测管。
　　（3）检测前，施工单位应先对声测管进行清洗和通管，并用测绳测试声测管深度，确保所有声测管的有效深度与桩长/墙深基本一致。
　　声测管的有效深度是指声测管底部至桩/墙顶设计标高的距离，桩长/墙深是指桩/墙底施工标高至桩/墙顶设计标高的距离。两者基本一致是指桩长/墙深 - 声测管的有效深度&40cm。
　　尽量使测绳的重锤与超声波换能器直径、大小和重量相近，以便模拟实际检测，计算出换能器能到达的深度。
　　可用水管插至声测管管底进行清洗和通管，建议使用热熔对接的PVC给水管（4分水管）等硬管，并在上面标记深度。
　　（4）根据DBJ 15-60-2008，声波透射法的声测线间距不应大于200mm（根据JGJ 106-2014，声测线间距不应大于100mm）。现参照DBJ 15-60-2008，在不出现两条声测线（间距200mm）没有信号的情况，对所检测的桩/墙作出总体评价。即检测深度不能比桩长/墙深（资料由施工单位提供，由监理签名确认）短超过40cm。如桩长为20.0m，那所有声测管的检测有效深度必须大于19.6m。
　　4、声测管注水
　　检测时，需保证声测管内的水面高于混凝土顶面。超声波换能器从底部向上拉时，因换能器连接线的体积，声测管内的水面会有所下降，需要及时对声测管补灌水，保证声测管内的水面高于混凝土顶面。
　　五、检测依据
　　按我省现行的相关检测规范，适用于地下连续墙声波透射法检测的规范为DBJ 15-60-2008。而JGJ 106-2003（现行为2014）是针对基桩（工程桩）的检测规范，并没有包含支护工程部分的检测内容。在2008年前，省标没有发布前，对于支护工程（地下连续墙）的检测都是参照行标的，但2008年省标发布后，支护工程的检测就应该参照省标执行。
　　相对于基桩的声测管循坏检测，可以相互验证对照的情况，地下连续墙的检测剖面只能代表两个声测管之间的混凝土情况，同一槽段的各检测剖面在同一高程的声测线其影响区域在空间的相关性不强。故省标规定，地下连续墙以各槽段内的每一个检测剖面为基本单元进行完整性判定。
　　六、检测结果分析与判定
　　（一）低应变法
　　（1）低应变法对于桩身的完整性类别判定，应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按规范所列实测时域或频域信号特征进行综合分析判定。
　　（2）出现下列情况时，桩身结构完整性应判为Ⅲ类。
　　1）对于混凝土预制桩，反射波明显且反射波位置在接桩位置处；
　　2）嵌岩桩桩底有同向反射信号。
　　（2）对于夯扩桩，人工顽空扩底桩、钻（冲）孔扩底桩，沉管灌注复打桩等，应考虑桩的截面变化对测试结果的影响，综合分析波形，确定被检测桩的类别。必要时，可采用信号拟合分析技术辅助判断。
　　（3）出现下列情况之一时，桩身结构完整性评价应结合其他检测方法进行：
　　1）实测波形复杂，无规律，无法对其进行准确评价；
　　2）桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩；
　　3）根据施工记录桩长计算所得的桩身波速值明显偏低，且又缺乏可靠资料验证。
　　（二）声波透射法
　　1、声测线完整性函数值判定表
　　依据桩身（墙身）混凝土声速和波幅参数按规范相关公式计算其临界值，依据异常程度，结合实测波形的畸变程度以及斜测的结果，按规范所描述的特征确定各个检测剖面的各条声测线的完整性函数值。桩身各检测横截面的完整性类别指数，按规范中的公式计算，各检测横截面的完整性类别指数，
　　2、地下连续墙完整性类别的判定应符合下列要求：
　　（1）以各槽段内的每一个检测剖面为基本单元进行完整性判定；
　　（2）每一个检测剖面的完整性判定可依据省标《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）的规定按仅有一个检测剖面的桩的完整性判别方法进行判定。
　　（三）完整性分类说明
　　桩身完整性检测结果应给出每根受检桩的桩身完整性类别。
　　关于Ⅲ类，一般建议采用适当的检测方法进一步确认Ⅲ类桩的桩身缺陷对结构承载理的影响程度。也可以采用比较保守的估算桩身结构承载力或采用与处理Ⅳ类桩相同的方式。
　　关于Ⅳ类，Ⅳ类桩应进行工程处理，工程上一般会采取措施进行处理，处理内容包括：补强、补桩、设计变更或由原设计单位复核是否可满足结构安全和使用功能要求。（省标和行标的条文说明中均有相同的描述）
　　七、关于验证检测
　　当声波透射法和低应变法检测结果出现异常时，一般会采用钻芯法验证。在满足相关的检测规范要求时，其检测结果也可替代前两者的检测结果。钻芯法的钻芯孔布孔除了对应缺陷位置外，还需要满足规范要求的钻芯孔数和钻孔位置。
　　八、关于扩大检测
　　按相关规范要求，当检测结果不满足设计要求时，应进行扩大抽检。进行扩大检测前，先由各方确定扩大检测的数量和需检测的桩位，扩大检测的数量应按DBJ 15-60-2008、穗建质[号、穗建质[号的规定执行。
　　九、检测结果与报告
　　每次检测完成后，在相关单位提供检测资料后，3天出具检测初步结果。如果检测结果出现异常的，24小时内出具检测初步结果，并通报相关单位。一般来说，在子项目（工点）检测完成后再出具正式的检测报告，如站点、区间、风亭或出入口等。
　　十、建议
　　（一）关于泥浆护壁
　　注意桩孔或墙槽所使用泥浆护壁的质量，因护壁自身的质量问题、周边地质问题或地下水较丰富等问题，使泥浆护壁破坏，导致塌孔，使混凝土局部夹泥、离析、离散等情况时有发生。在桩孔或墙槽成型后，浸泡较长时间而才浇灌混凝土，也会使泥浆护壁容易破坏。
　　在混凝土浇注前，必须把孔底或槽底的沉渣清理干净。
　　（二）施工过程
　　施工过程中，必须做好施工计划和制定打桩顺序，避免施工的重型机械对已施工的工程桩产生破坏。
　　对于CFG桩，综合考虑地基土、设计桩距和成桩工艺等，建议采用跳打法进行施工。大面积施工前可进行小区域的试打，对已打桩进行开挖，查看桩身质量和桩径，判断新打桩对已打桩的影响，由此复核跳打法是否满足施工质量要求。
　　对于预制桩，根据桩位布置，合理安排打桩顺序。同时结合勘察和设计资料，合理选用配桩，并根据施工过程随时调整配桩，尽力减少桩顶外露地面的情况。
　　在混凝土浇筑过程中，注意混凝土的供料情况，避免出现供料间隔时间过长。同时还需要关注混凝土塌落度和骨料长径比等。
　　（三）土方开挖过程的保护
　　对于预制桩和CFG桩等小直径桩或桩身强度较低的桩，必须采取分层开挖。对照桩施工资料，采用大型机械开挖到接近桩顶附近的深度时，改用小型挖机或人工开挖。机械挖土时，必须专人指挥。根据图纸和桩施工资料，做好桩头的定位，严禁挖机碰撞到工程桩。
　　参考文献：
　　[1]《关于基坑支护质量检测工作的通知》（穗建质[号）
　　[2]《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（穗建质[号）
　　[3]《建筑基坑技术规程》（JGJ 120-2012）
　　[4]《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）
　　[5]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）
　　[6]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）
　　[7]《工程桩质量检测技术培训教材》（广东省建设工程质量安全监督检测总站 主编）
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