浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测
1钻孔灌注村检测技术
钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广泛应用于公路、铁路桥梁高等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥，基本采用钻孔灌注桩。但是，由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程，较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明，仍有5%~20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测，可以有效地避免质量束故发生，并及时采取补求措施，减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法，如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法，二午以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中，低应变检测方法以其操作方便快速，准备工作少，作业面小，费用低等优点被广大检测部门所采用。
2低应变检测原理
低应变检测基本原理是用较小的力锤敲击桩顶，给桩一定的能量，使桩中产生应力波，检测和分析应力波在桩中的传播过程中遇到弹必介质突然发生变化的界面，将会产生反射和透射，根据波的反射时间和桩体中的波速就可以估算出桩长或缺陷的位置。
2.1弹性杆内的波动方程
当桩体的横向尺寸与波长相比很小时，可以用一维波动现论描述杆的波动问题。波在杆中传播速度C，与杆的弹性模量E、截面积A密切相关，并存在：
Z=EA/C （1）
式中：Z为杆的波阻抗。
设应力波为F（t），当应力波从波阻抗Z1界面传播到波阻抗Z2界面时，则应力波发生反射波FR（t）和透射波FT（t）。
根据式（2）、（3）有如下推论：
（1） 均匀完整桩（桩径一致，桩质量均匀）：不存在反射波FR（t）和透射波FT（t），输入应力小波F（t）不发生变化，达到桩底（Z2=0），只有反射波FR（t），且FR（t）=F（t）。
（2） 不均匀桩（桩径发生变化，或桩身混凝土质量发生变化）：①桩波阻抗Z降低，表现为桩径缩小或桩身混凝土质量降低，此时，产生应力波反射（FR（t）为负，拉应力反射）。②桩小波阻抗Z增加，表现为桩径增加或桩射击混凝土弹性模量E增加，此时，产生应力波反射击（FR（t）为正，压力反射击）。
2.2低应变力反射
（1） 低应变检测是建立在一维杆波动理论基础上，即杆的长度远大于杆的直径。根据国内外低应变检测仪器（如美国PDI公司PITCollector），大致存在相同的使用条件，即桩长大于10倍桩径。
（2） 低应变是因锤击能量较低，不足以引起桩体发生位移趋势而得名，对于较长的桩基，锤击能量沿桩身传播由于周围土的摩阻力等外界因素影响而降低。不同的检测仪器有不同桩长条件限制，一般为桩长小于30村径。
对于较大直径的短粗桩或较长的桩，宜采用超声波法、高应变法或抽芯试验方法进行检测，建议不采用低应变检测，以免作出错误的结论。
3低应变检测注意事项
低应变检测除了清理较好的桩头、正确安置传感器、恰当的锤击、明显的桩尖反射等条件外，笔者在桩基检测中，针对桥梁工程桩基检测，还应考虑以下几点：
（1） 桥梁钻孔灌注桩桩径较大，一般在0.8~1.2m之间，有的桩径达1.5m以上。针对较大直径桩基，应沿2/3桩基不同测点采集信号是否相同；同一工地不同桩基采集信号是否相同。
（2） 对于采用护筒或围堰施工的桩基，应考虑外部护筒及围堰直径比设计桩径偏大，引起桩头扩径的虚假信号。
（3） 清除桩头时，有单位采用击钻设备或重夯方法，容易引起桩头部分发生损坏，存在“暗伤”，应力波传播至此会引起波的反射，导致错误结论。因此，清除桩头时，最好采用冲击振动较小的设备，或手工锤凿桩头。
（4） 缩径（截面积A减小）和混凝土质量降低（弹性模量E降低）表现的信号较相似。应结合工程地质钻探资料，考虑地层中理否存在软塑土体。并根据灌注混凝土原始记录，计算混凝土的灌入量V以及混凝土灌入时上升的高度H二者之比，得出实际灌注混凝土桩径D，现设计桩径进行比较，经区别信号反映是缩径还是混凝土质量降代，不能一概而论为某一种原因所致。
图1信号还表明，桩身4~5m处存在缺陷，可能是缩径，也可能为混凝土质量降低。结合地质勘探资料，桩址土层塑性指数不高，强度较高，不存在软塑土。分析施工灌桩现场记录（见表2），从首批灌注混凝土后单位长度混凝土数量差别不大。鉴于以上分析，此处为混凝土质量降低缺陷。
4实例公析
图1所示为一桩基现场检测信号，桩基设计长度为24m，桩径为1.2m。信号表明桩顶以下1m内扩径。考虑到施工工艺为砖砌护筒，设计桩径为1.2m，而砖砌护筒直径达1.5m，检测时没有拆除砖护筒，因此出现桩顶扩径信号。
5结语
（1） 低应变检测以其快速、高效、方便在桥梁钻孔灌注桩的检测中发挥较大作用，但应结合具体情况和该法的使用条件，决定是否选用。
（2） 由于低应变桩基检测原理及公式推导是建立在一维无约束杆波传播理论基础上，而实际钻孔灌注桩由于地质条件复杂、施工工艺差别等客观因素，与上述理想状态有较大的差别，如低应变检测发现桩基存在严重质量问题，应再配合抽芯试验，进行抽样验证。
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