低應(yīng)變反射波法檢測樁基完整性簡介

1、樁基完整性檢測-低應(yīng)變反射波法簡介一、 前言在樁基完整性動力檢測諸方法中，由于低應(yīng)變動力檢測儀器設(shè)備輕便，成本低廉，現(xiàn)場檢測速度快，覆蓋面大，受到廣大受檢單位的歡迎。為了確保樁基工程的質(zhì)量，我國相關(guān)部門先后編制了一系列規(guī)范規(guī)程，其中基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程（JGJ/T93-95）以及公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004）的發(fā)布實施，使基樁低應(yīng)變動力檢測工作更加嚴格規(guī)范，也為檢測報告的統(tǒng)一編寫起到規(guī)范化的作用。二、低應(yīng)變反射波法的原理低應(yīng)變反射波是基樁工程質(zhì)量檢測普遍使用的一種有效方法，它以檢測原理清晰，測試方法簡便，成果較可靠，成本低，便于對樁基工程進行普查等特點在成樁質(zhì)

2、量檢測中充分發(fā)揮作用。我國發(fā)布實施的現(xiàn)行動力檢測規(guī)范中反射波法的適用范圍中明確指出：該法可以檢測樁身混凝土的結(jié)構(gòu)完整性，推定缺陷類型及其樁身中的位置，也可對樁的混凝土強度等級作出估計。由此可見，它可為基樁工程的成樁質(zhì)量的分類提供評判依據(jù)。1、基本概念 將樁視為一維彈性桿件，用力錘（或力棒）在樁頭施加一小沖擊擾動力F(t)，產(chǎn)生瞬時激振，激發(fā)一應(yīng)力波沿樁身傳播，然后利用速度檢波器、速度或加速度傳感器接收由初始信號和由樁身缺陷或樁底產(chǎn)生的反射信號組合的時程曲線（或稱為波形），最后分析者利用信號采集分析儀對所記錄的帶有樁身質(zhì)量信息的波形進行處理和分析，并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料和施工記錄作出對樁的完整性的判

3、斷。2、應(yīng)力波基本概念 應(yīng)力波：當(dāng)介質(zhì)的某個地方突然受 到一種擾動，這種擾動產(chǎn) 生的變形會沿著介質(zhì)由近及遠傳播開去，這種擾動傳播的現(xiàn)象稱為應(yīng)力波。 波阻抗：將樁當(dāng)作一維桿件，其直徑遠小于長度的桿件，當(dāng)遇到樁身阻抗Z= AC（ ：密度；C：應(yīng)力波速；A：樁橫截面積）。變化界面時，要產(chǎn)生反射和透射。彈性波在樁身內(nèi)傳播遇到樁身阻抗界面時是垂直入射和反射的。假定樁界面上段的阻抗為Z1，下段的阻抗為Z2，且不考慮樁周土阻力的影響。根據(jù)樁在界面上位移和速度的連續(xù)條件，力與應(yīng)力和位移的關(guān)系，可推導(dǎo)出在樁身阻抗變化處的反射系數(shù)Rf 關(guān)系式： Rf=（Z1-Z2）/（Z1+Z2） 式中：Rf反射系數(shù)； Z1、Z

4、2分別為樁身材料上、下界面的廣義波阻抗； 、A、C分別為樁身材料的質(zhì)量密度、樁身截面積及應(yīng)力波速。根據(jù)反射系數(shù)Rf 的正、負來確定樁身阻抗的變化情況：當(dāng)RF0 時，反射波與入射波同相位，表示樁身界面阻抗由大變小，如縮徑、離析、斷樁及樁底反射等；反之，Rf0 時，反射波與入射波反相位，表示樁身界面阻抗由小變大，如擴徑、端承樁樁底反射情況。樁截面完整性系數(shù)可用基樁上、下界面的阻抗Z1、Z2之比來表示： =Z1/Z2以樁身完整性系數(shù)的辦法來評價樁的缺陷程度，對樁身結(jié)構(gòu)完整性進行分類評價。三、現(xiàn)場測試步驟1、現(xiàn)場調(diào)查由于樁基在地層中受地質(zhì)的影響，以及樁身材料、施工方法在檢測的波形中都會有反映，因此在測

5、試前要進行地質(zhì)調(diào)查，施工調(diào)查，以便在波形分析時將影響因素考慮進去。同時，還要調(diào)查施工日期、設(shè)計標高、實測標高等。2、樁頭處理 反射波法檢測時，樁頭質(zhì)量將直接影響檢測波形，掩蓋缺陷信號，造成誤判。因此，要求在檢測前要將樁頭的浮漿、松散、破碎部分鑿掉，露出堅硬的混凝土部分，使樁頭的材質(zhì)、強度、截面尺寸與樁 身基本相同。并敲擊點與傳感器安裝點打磨平整。保持樁頭干凈干燥、無破碎。3、傳感器安裝 傳感器放置距樁心2/3 R處且安裝位置平整盡可能使傳感器垂直與樁頭平面，樁頂面應(yīng)平整、密實、并與樁軸線基本垂直。用黃油、橡皮泥或口香糖耦合，使傳感器與樁頭粘合在一起，要求越緊越好。4、參數(shù)設(shè)置（1）設(shè)定樁長為樁

6、頂測點至樁底的施工樁長（2）設(shè)定樁身直徑應(yīng)為施工直徑，并計算截面積（3）樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類型樁的測試值初步設(shè)定（4）傳感器的設(shè)定值按計量檢定結(jié)果設(shè)定表1常規(guī)澆灌下砼等級與縱波波速的關(guān)系 砼等級C15C20C25C30C40平均波速(m/s)29003200350038004100波速范圍(m/s)2700-31003000-34003300-37003600-40003900-43005、手錘錘擊利用手錘錘擊樁頂時，應(yīng)垂直于樁面，錘擊點平整，錘擊干脆，形成單擾動（激振點與傳感器安裝點應(yīng)遠離鋼筋籠的主筋 ）。瞬態(tài)激振通過改變錘的重量及錘頭材料，可改變沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成分。錘頭質(zhì)量

7、較大或剛度較小時，沖擊入射波脈沖較寬，低頻成分為主；當(dāng)沖擊力大小相同時，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合于獲得長樁樁底信號或下部缺陷的識別。錘頭較輕或剛度較大時，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多；沖擊力大小相同時，雖其能量較小并加劇大直徑樁的尺寸效應(yīng)影響，但較適宜于樁身淺部缺陷的識別及定位。6、 數(shù)據(jù)采集 采集時應(yīng)注意不得有干擾，激振點應(yīng)遠離露出的鋼筋，可采取連續(xù)存盤或單次存盤，采集的波形應(yīng)覆蓋整個樁身的深部及淺部，應(yīng)使采集的數(shù)道波形一致，樁底信號明顯。 四、波形分析對于樁身不同類型的缺陷，低應(yīng)變測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如，混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部

8、松散、夾泥、空洞等，只憑測試信號就很難區(qū)分。因此，對缺陷類型進行判定，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲波透射等其他方法。下面例出部分波形以供參考。1、樁頭松散處理前 處理后2、樁頭有泥漿處理前 處理后3、完整樁波形4、缺陷樁波形樁長22米，在3.33.8范圍內(nèi)有輕微縮頸。五、基樁質(zhì)量的評價依據(jù)及分類方法我們在基樁質(zhì)量評價時，要以實測波形曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合混凝土強度和地層地質(zhì)情況以及施工記錄的順序，進行綜合分析。以分析實測波形曲線為主，判斷樁身結(jié)構(gòu)是否完整性情況，由計算的樁身混凝土波速與該工程正常樁波速相比是否相近，在實測波形曲線復(fù)雜的情況下，還可以采用其它動測方法進行檢驗，有時還要進

9、一步進行開挖驗證、聲波檢測、鉆探取芯，甚至靜荷載試驗。樁土體系是十分復(fù)雜的，除了認真作好現(xiàn)場測試工作，采集好時域波形曲線，按有關(guān)規(guī)范的程序進行數(shù)據(jù)處理外，還需要有豐富實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員進行綜合分析。簡單的分析實測波形曲線，往往不能解決復(fù)雜的樁基工程實際問題，容易漏判錯判，造成工程隱患。有時即使樁身完整無缺，樁身混凝土強度也足夠，但灌注樁樁周的泥皮或樁底沉渣礦厚，基樁的承載力也達不到設(shè)計要求。對基樁質(zhì)量的分類評價可按下列方法進行：（）對波形規(guī)則、樁底反射波明顯、波速正常的樁，樁身結(jié)構(gòu)完整，可定為類樁；如波速比正常值低很多，則可根據(jù)波速的差異，降低樁的類別。（）對波形基本規(guī)則、樁底反射波可見、波速在正常范圍內(nèi)，說明樁身有同相反射信號為輕微缺陷，樁身結(jié)構(gòu)基本完整，對承載力有輕微影響，可定為類樁；如樁身為反相反射的擴徑信號，則定為類樁。（）對波形規(guī)則、樁身有強烈同相多次反射波信號，按正常樁長波速很高，可判為斷裂或嚴重縮徑，可定為類樁；對于樁身淺部缺陷，可定為類樁，需進行處理后使用。（）對于波形復(fù)雜、無樁底反射信號，一般為多處缺陷反射信號