低應(yīng)變反射波法檢測樁基完整性簡介講解

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/T9395)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

2、進行普查等特點在成樁質(zhì)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 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度檢波器、 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

3、有關(guān)地質(zhì)資料和施工記錄作出對樁的完整性的判斷。2、應(yīng)力波基本概念應(yīng)力波：當介質(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：將樁當作一維桿件，其直徑遠小于長度的桿件，當遇到樁身阻抗Z= PAC（P :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

4、=（Z1-Z2） /（Z1+Z2）式中: Rf 反射系數(shù)；Z1、Z2 分別為樁身材料上、下界面的廣義波阻抗；p、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)R的正、負來確定樁身阻抗的變化情況：當RF>0 f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，Rfv 0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 Z、Z之比來表示：21B二Z/Z 21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)

5、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。

6、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C40C30C25C20C15砼等平均波41003800350032002900(m/s)3900- 3300- 3600- 3000- 2700-波速范圍 430040003700 (m 340031005、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

7、安裝點應(yīng)遠離鋼筋籠的主筋） 可改變沖擊入射波的脈瞬態(tài)激振通過改變錘的重量及錘頭材料，沖擊入射波脈沖較錘頭質(zhì)量較大或剛度較小時，沖寬度及頻率成分。. 寬，低頻成分為主；當沖擊力大小相同時，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

8、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

9、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， 還可以米用其它動測方法進行檢驗，有時還要進一步進行開挖驗證、 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)還需要 有豐富實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員進范的程序進行數(shù)據(jù)處理外， 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：(1) 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I類樁；如波速比正常值低很多，貝何根據(jù)波速的差異，降低 樁的類別。(2) 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H類樁；如樁身為反相反射的擴徑信號，則定為I類 樁。(3) 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W類樁；對于樁身淺部缺陷， 可定為皿類樁，需進行處理后使用。(4) 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相