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【摘要】本文首先阐述了低应变法原理，然后介绍了应用低应变法检测地基的基础测试，对低应变法的局限性和应用误区进行概述，最后对实验方法进行检验并得出结论。
【关键词】低应变法；检测；地基基础
中图分类号：TU47文献标识码： A
一．前言
建筑物在使用的漫长过程里，会出现各种建筑性能退化，比如说材料老化和建筑损伤等，将会给建筑物的正常使用和安全带来不同程度的影响。针对既有建筑的检测技术很多都集中检测建筑物我结构，并且会带来很大的偏差，因此本文对低应变法来检测既有地基基础进行探讨。
二、地基基础检测技术
1、 载荷试验技术
建筑物增载和增层改造是一项技术难度较大的工作，其中对地基承载力的评价是关键技术之一。对既有建筑物的地基承载力的评价有多种方法，但都是以载荷试验的结果为依据。因此对既有建筑采用载荷试验技术测试地基承载力是行之有效方法，是目前测试承载力方法中不可代替技术。载荷试验选取独立基础或条形基础的典型建筑，在基础旁开挖竖向试坑，然后在基础下开挖试验位置，应用载荷试验技术测试地基承载力，判断基础下载荷试验技术的可行性和适用性，并根据工程施工前载荷试验和既有建筑基础外载荷试验进行对比，分析地基承载力在建筑物长期荷载作用下的变化规律。
某炼钢厂拟增加吊车荷载，从原来的 2000kN增加 2500kN 的增载试验。经对使用 8 年的既有建筑地基 载荷试验，承载力特征值分别为 338kPa、300kPa、375kPa 平均值为 338kPa; 工程施工前地基地基承载力特征值平均值为 300kPa; 地基承载力提高 12. 7% ，因为地基在上部荷载的长期作用下地基被压密，承载力有适当的提高。地基原为强夯地基，地基处理后提高幅度有限，仅满足了原有设计的要求，加之工程在使用期间局部地基渗水，地基不但没有提高，反而局部地基承载力降低，所以未满足增载要求。基础下载荷试验试仪器安装示意图 1。载荷试验曲线为某投入使用时间为 12 年的四栋四层住宅楼，为砖混结构，每层设有圈梁，基础形式为砖砌条形基础，基础埋深 1. 10m，载荷试验 p ～ s 曲线见图 2。
2、原位取样技术
既有建筑地基土的物理力学性质指标主要有含水率、密度、孔隙比、压缩模量、粘聚力、内摩擦角等。土的物理力学性质指标测试的准确程度直接关系到地基基础及上部结构的安全度，因此准确测试既有建筑地基土的各项物理力学性质指标至关重要。确定既有建筑地基土物理力学性质指标最直接的办法就是在基础下方直接取原状试样，进行土工试验。为了对比选取典型试验场地，在基础中心及边界和基础外分层取土样，测试土样的物理力学性质指标，分析基础下和基础外地基土物理力学性质指标的变化特点。基础下地基土取样位置示意图见图 3; 地基土密度随深度的变化规律见图 4。
既有建筑基础下和基础外地基土的物理力学性质指标相比，基础下地基土的密度和压缩模量均有提高; 根据地基土的抗剪强度指标 c、φ 标准值，利用规范公式确定基础下和基础外地基承载力特征值;随着地基土层深度的增加，基础中心、基础边界以及基础外地基土的各指标逐渐趋于一致。通过原位取样技术可对既有建筑地基土各项指标的变化规律进行研究。
3、剪切波速试验技术
在试验场地上选取合适的位置( 图 5) ，紧靠基础尝试标准贯入试验技术判断既有建筑的地基承载力，尝试应用剪切波速试验技术判断既有建筑场地的类型，并建立剪切波速和标贯击数的关系式，间接建立剪切波速和地基承载力的关系。拟合了粉土强夯地基标贯和剪切波速的曲线及公式如图 6。
4、探地雷达测试技术
选取某桥梁的桩基础和某建筑的桩基础为试验对象，尝试在桩基础侧面应用探地雷达检测桩位，研究探地雷达测试技术的可行性。测试结果如图 7。
5、 低应变动力测试技术
在复合地基中选取素混凝土桩，进行低应变动力测试; 采取特殊的测试措施，对比建筑基础施工前后的测试数据，验证低应变动力测试在既有建筑素混凝土桩复合地基中应用的可行性。既有建筑复合桩基低应变现场检测示意图 8，主体施工过程中桩动测实测曲线图 9。
图8既有桩基低应变现场检测示意图
图9主体施工过程巾桩动测实测曲线
三、检测实施方法和结论
1.检测实施方法
对于桩施工结束进行的低应变动力测试采用传统的锤击方式进行；而对于垫层施工结束后的低应变动力测试试验，采用传统的重锤桩顶敲击的方式不能实施或实施难度较大，因此须采用行之有效的新方法进行试验检测。现场检测采用两种方法进行声波的激发：
（一）首先在桩顶以下２０～５０ｃｍ的位置采用水钻打出１０ｃｍ的钻孔，孔深不超过０．５ｄ（ｄ为桩径），然后装置钢板梁，并在桩侧或洞內安装传感器，待传感器安装好后，采用重锤敲击桩顶上放置的钢板梁，通过钢板梁将锤击能量传递给基桩。激发设备组装见图10。
图10 既有桩基低应变现场检测示意图
（二）同以上方法采用水钻开孔后采用鞭炮在孔内作为激发振源，然后采集爆炸后的声波信号。
2.检测分析和结论
通过现场的实际检测采集了３个桩体在不同的受力模式、激振模式下的不同的数据信号。
（一）成桩后桩动测
首先在桩施工结束后、主体施工前采集３组信号，如图11所示。从图中可以看出３根桩桩底反射明显，桩身完整性均为Ⅱ类桩，现场采集时，信号重复性好，为标准的低应变动测曲线。
图11成桩后动测实测曲线
（二）垫层施工后桩动测
在主体施工过程中，对该工程的３根桩又进行了低应变动力测试，采用预定的检测方案进行检测。首先采用炮竹进行爆炸激振，现场进行了多次采集，其中的３组信号如图12所示。从图中可以看出，采集的信号无明显的规律，不具有典型的低应变动力测试曲线特征。所以，类似工程、类似激振方式不具有可操作性。分析原因主要是因为炮竹爆炸产生的声波频率范围与传感器的频率范围不匹配，振动产生的频率复杂多变，采集过程中信号重复性较差，室内分析采用多次滤波，效果很差。因此，这种激振方式有一定的局限性，当然如果检测仪器，尤其是传感器的频带范围能够得到改进和提高，这种激振方法相信可以得到推广和发展。
图12垫层施工后桩动测实测曲线
采用洞内锤击的激振方式，对该工程的３根桩进行低应变动力测试。采集的过程中，采集信号重复性均较好，其中的３组典型信号如图6所示，信号具有典型的低应变动测曲线特征。桩底反射很明显，因为此３根桩均为Ⅱ类桩，与主体施工前采集的动测曲线对比，具有明显的一致性。所以，低应变动力测试可以在既有建筑的工程桩基或复合地基刚性桩的完整性检测当中采用，具有很好的适用性；并且采用适宜的激振方式，可以得到与工程桩在主体施工前检测所测试的一致结论。
四．结束语
在既有建筑地基检测中，低应变法检测法成为了一个普遍使用的手段，不过不能忽视其检测法具有相应的局限性，所以在对既有建筑地基的检测当中，要清醒的认识到其检测法的不足，这样就能够有效的避免在操作时进入误区。
参考文献：
[1] 郭庆清,陈维文,张绍和.人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性研究,长江科学院院报,2014年02月，第9期，22-24页
[2] 李健民,王海渊.基桩动测数据远程监督平台的建设，工程质量， 2014年01月，第11期，42-44页
[3] 张必胜,刘阳,吴健,徐洪钟,蒋刚.桩基模型试验应变测试方法比较，南京工程学院学报(自然科学版)，2013年04月，第32期，71-73页
[4] 邵晶晶.自平衡法在大直径灌注桩承载力检测中的应用，山西建筑， 2014年08月，第32期，91-93页
【关键词】低应变法；检测；地基基础
中图分类号：TU47文献标识码： A
一．前言
建筑物在使用的漫长过程里，会出现各种建筑性能退化，比如说材料老化和建筑损伤等，将会给建筑物的正常使用和安全带来不同程度的影响。针对既有建筑的检测技术很多都集中检测建筑物我结构，并且会带来很大的偏差，因此本文对低应变法来检测既有地基基础进行探讨。
二、地基基础检测技术
1、 载荷试验技术
建筑物增载和增层改造是一项技术难度较大的工作，其中对地基承载力的评价是关键技术之一。对既有建筑物的地基承载力的评价有多种方法，但都是以载荷试验的结果为依据。因此对既有建筑采用载荷试验技术测试地基承载力是行之有效方法，是目前测试承载力方法中不可代替技术。载荷试验选取独立基础或条形基础的典型建筑，在基础旁开挖竖向试坑，然后在基础下开挖试验位置，应用载荷试验技术测试地基承载力，判断基础下载荷试验技术的可行性和适用性，并根据工程施工前载荷试验和既有建筑基础外载荷试验进行对比，分析地基承载力在建筑物长期荷载作用下的变化规律。
某炼钢厂拟增加吊车荷载，从原来的 2000kN增加 2500kN 的增载试验。经对使用 8 年的既有建筑地基 载荷试验，承载力特征值分别为 338kPa、300kPa、375kPa 平均值为 338kPa; 工程施工前地基地基承载力特征值平均值为 300kPa; 地基承载力提高 12. 7% ，因为地基在上部荷载的长期作用下地基被压密，承载力有适当的提高。地基原为强夯地基，地基处理后提高幅度有限，仅满足了原有设计的要求，加之工程在使用期间局部地基渗水，地基不但没有提高，反而局部地基承载力降低，所以未满足增载要求。基础下载荷试验试仪器安装示意图 1。载荷试验曲线为某投入使用时间为 12 年的四栋四层住宅楼，为砖混结构，每层设有圈梁，基础形式为砖砌条形基础，基础埋深 1. 10m，载荷试验 p ～ s 曲线见图 2。
2、原位取样技术
既有建筑地基土的物理力学性质指标主要有含水率、密度、孔隙比、压缩模量、粘聚力、内摩擦角等。土的物理力学性质指标测试的准确程度直接关系到地基基础及上部结构的安全度，因此准确测试既有建筑地基土的各项物理力学性质指标至关重要。确定既有建筑地基土物理力学性质指标最直接的办法就是在基础下方直接取原状试样，进行土工试验。为了对比选取典型试验场地，在基础中心及边界和基础外分层取土样，测试土样的物理力学性质指标，分析基础下和基础外地基土物理力学性质指标的变化特点。基础下地基土取样位置示意图见图 3; 地基土密度随深度的变化规律见图 4。
既有建筑基础下和基础外地基土的物理力学性质指标相比，基础下地基土的密度和压缩模量均有提高; 根据地基土的抗剪强度指标 c、φ 标准值，利用规范公式确定基础下和基础外地基承载力特征值;随着地基土层深度的增加，基础中心、基础边界以及基础外地基土的各指标逐渐趋于一致。通过原位取样技术可对既有建筑地基土各项指标的变化规律进行研究。
3、剪切波速试验技术
在试验场地上选取合适的位置( 图 5) ，紧靠基础尝试标准贯入试验技术判断既有建筑的地基承载力，尝试应用剪切波速试验技术判断既有建筑场地的类型，并建立剪切波速和标贯击数的关系式，间接建立剪切波速和地基承载力的关系。拟合了粉土强夯地基标贯和剪切波速的曲线及公式如图 6。
4、探地雷达测试技术
选取某桥梁的桩基础和某建筑的桩基础为试验对象，尝试在桩基础侧面应用探地雷达检测桩位，研究探地雷达测试技术的可行性。测试结果如图 7。
5、 低应变动力测试技术
在复合地基中选取素混凝土桩，进行低应变动力测试; 采取特殊的测试措施，对比建筑基础施工前后的测试数据，验证低应变动力测试在既有建筑素混凝土桩复合地基中应用的可行性。既有建筑复合桩基低应变现场检测示意图 8，主体施工过程中桩动测实测曲线图 9。
图8既有桩基低应变现场检测示意图
图9主体施工过程巾桩动测实测曲线
三、检测实施方法和结论
1.检测实施方法
对于桩施工结束进行的低应变动力测试采用传统的锤击方式进行；而对于垫层施工结束后的低应变动力测试试验，采用传统的重锤桩顶敲击的方式不能实施或实施难度较大，因此须采用行之有效的新方法进行试验检测。现场检测采用两种方法进行声波的激发：
（一）首先在桩顶以下２０～５０ｃｍ的位置采用水钻打出１０ｃｍ的钻孔，孔深不超过０．５ｄ（ｄ为桩径），然后装置钢板梁，并在桩侧或洞內安装传感器，待传感器安装好后，采用重锤敲击桩顶上放置的钢板梁，通过钢板梁将锤击能量传递给基桩。激发设备组装见图10。
图10 既有桩基低应变现场检测示意图
（二）同以上方法采用水钻开孔后采用鞭炮在孔内作为激发振源，然后采集爆炸后的声波信号。
2.检测分析和结论
通过现场的实际检测采集了３个桩体在不同的受力模式、激振模式下的不同的数据信号。
（一）成桩后桩动测
首先在桩施工结束后、主体施工前采集３组信号，如图11所示。从图中可以看出３根桩桩底反射明显，桩身完整性均为Ⅱ类桩，现场采集时，信号重复性好，为标准的低应变动测曲线。
图11成桩后动测实测曲线
（二）垫层施工后桩动测
在主体施工过程中，对该工程的３根桩又进行了低应变动力测试，采用预定的检测方案进行检测。首先采用炮竹进行爆炸激振，现场进行了多次采集，其中的３组信号如图12所示。从图中可以看出，采集的信号无明显的规律，不具有典型的低应变动力测试曲线特征。所以，类似工程、类似激振方式不具有可操作性。分析原因主要是因为炮竹爆炸产生的声波频率范围与传感器的频率范围不匹配，振动产生的频率复杂多变，采集过程中信号重复性较差，室内分析采用多次滤波，效果很差。因此，这种激振方式有一定的局限性，当然如果检测仪器，尤其是传感器的频带范围能够得到改进和提高，这种激振方法相信可以得到推广和发展。
图12垫层施工后桩动测实测曲线
采用洞内锤击的激振方式，对该工程的３根桩进行低应变动力测试。采集的过程中，采集信号重复性均较好，其中的３组典型信号如图6所示，信号具有典型的低应变动测曲线特征。桩底反射很明显，因为此３根桩均为Ⅱ类桩，与主体施工前采集的动测曲线对比，具有明显的一致性。所以，低应变动力测试可以在既有建筑的工程桩基或复合地基刚性桩的完整性检测当中采用，具有很好的适用性；并且采用适宜的激振方式，可以得到与工程桩在主体施工前检测所测试的一致结论。
四．结束语
在既有建筑地基检测中，低应变法检测法成为了一个普遍使用的手段，不过不能忽视其检测法具有相应的局限性，所以在对既有建筑地基的检测当中，要清醒的认识到其检测法的不足，这样就能够有效的避免在操作时进入误区。
参考文献：
[1] 郭庆清,陈维文,张绍和.人工挖孔桩低应变反射波法完整性检测的局限性研究,长江科学院院报,2014年02月，第9期，22-24页
[2] 李健民,王海渊.基桩动测数据远程监督平台的建设，工程质量， 2014年01月，第11期，42-44页
[3] 张必胜,刘阳,吴健,徐洪钟,蒋刚.桩基模型试验应变测试方法比较，南京工程学院学报(自然科学版)，2013年04月，第32期，71-73页
[4] 邵晶晶.自平衡法在大直径灌注桩承载力检测中的应用，山西建筑， 2014年08月，第32期，91-93页