小議運(yùn)用低應(yīng)變反射波法檢測基樁完整性

1、小議運(yùn)用低應(yīng)變反射波法檢測基樁完整性摘要：低應(yīng)變反射波法用于檢測攪拌樁樁基還處于探索應(yīng)用階段，試就其可行性以及應(yīng)用中的不確定性、具體操作步驟作以探討。關(guān)鍵詞：低應(yīng)變反射波；檢測；樁基；完整性；可性隨著我國國民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，基樁檢測作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。在各種檢測方法中，反射波法目前應(yīng)用最廣泛、使用最便捷，理論與實(shí)踐發(fā)展也比較成熟，有比較先進(jìn)的儀器設(shè)備及應(yīng)用分析軟件。但是總體而言，基樁檢測技術(shù)在我國的應(yīng)用發(fā)展時(shí)間不長，許多測試方法不僅理論上不夠完善，實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題。反射波法雖然發(fā)展較快，應(yīng)用廣泛，但同樣存在問題和缺點(diǎn)（局

2、限性），同時(shí)因其簡便快捷、成本低廉，目前有忽視其缺點(diǎn)和適用范圍而走向泛濫的趨勢。反射波法是低應(yīng)變測定混凝土樁樁身完整性的一種檢測方法，其經(jīng)過多年的研究、應(yīng)用及發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，事實(shí)證明它是一種準(zhǔn)確可靠、經(jīng)濟(jì)快捷的檢測手段。近年來，隨著深層攪拌樁在軟土地區(qū)的廣泛應(yīng)用，工程上迫切需要一種能夠?qū)Υ藬嚢铇稑渡碣|(zhì)量進(jìn)行快速有效地分析與評估的檢測手段。但是長期以來，對攪拌樁樁身質(zhì)量的檢測往往只能依賴于鉆孔取芯或開挖取樣等方法，這些方法盡管直接可靠，但由于其時(shí)間長、成本高，所以很難對大批量的攪拌樁進(jìn)行綜合質(zhì)量評估，其結(jié)果也就難免以偏概全。因此，能否將應(yīng)用于混凝土樁身質(zhì)量評價(jià)的反射波法成功地應(yīng)用

3、于攪拌樁，已經(jīng)成為樁基動(dòng)測界中一個(gè)迫切需要研究及解決的課題。在國內(nèi)，到目前為止，反射波法攪拌樁樁身質(zhì)量還處于探索階段，盡管有許多學(xué)者與同行進(jìn)行過相關(guān)的研究，但是由于所檢測的對象具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性（地質(zhì)環(huán)境差異、樁身材料的非嚴(yán)格均勻性、樁周介質(zhì)阻抗與樁身介質(zhì)阻抗差異小、施工工藝的差異、測試現(xiàn)場條件的差異），其準(zhǔn)確性與可靠性還有待進(jìn)一步提高與完善。1反射波法的理論基礎(chǔ)與可行性分析1.1 基本原理基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測反射波法的基本原理是在樁身頂部進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位）或樁身截面面積變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接受

4、放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速，以判斷樁身完整性及估計(jì)混凝土強(qiáng)度等級。還可根據(jù)視波速和樁底反射波到達(dá)時(shí)間對樁的實(shí)際長度加以核對。1.2 低應(yīng)變反射波法檢測樁體完整性的可行性分析反射波法是建立在一維波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上的。假設(shè)樁為質(zhì)地均勻、各向同性的一維線彈性體（樁的長度遠(yuǎn)大于直徑，且入射波波長入大于樁的直徑），當(dāng)用手錘在樁頂敲擊時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力波在樁身傳播滿足一維波動(dòng)方程，對于水泥攪拌樁的假設(shè)設(shè)定如下：（1）水泥攪拌樁是否可視為一維桿件。（2）水泥攪拌樁樁身材料是否可視為彈性材料。（3）水泥攪拌樁樁身波阻抗是否可以被識別。從目前工程上的應(yīng)用來看，水泥攪拌樁樁

5、徑多為50cm,樁長多為8m以上，長徑比一般在16以上，符合樁長遠(yuǎn)大于樁徑的理論條件，樁體可視為一維桿件。水泥攪拌樁是由水泥就地與地基土充分?jǐn)嚢栌不桑嗤猎谑芰Τ跗?，?yīng)力與應(yīng)變關(guān)系基本上符合虎克定律?？梢暈閺椥圆牧?。與混凝土灌注樁相比，盡管水泥攪拌樁樁身波阻抗明顯要小，但目前大量的工程試驗(yàn)資料證明，水泥攪拌樁樁身抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.2MPa以上（425#水泥，噴灰量50kg/m,齡期90d）,其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于樁周土強(qiáng)度，基本符合-維波動(dòng)方程的理論假設(shè)。對實(shí)際工程樁的檢測也表明，一維壓縮波在水泥攪拌樁樁身以內(nèi)的入射、透射、反射特征清晰。基于以上分析，反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身質(zhì)量是可行的。從

6、該種方法的實(shí)際應(yīng)用與可靠性分析來看：與檢測混凝土灌注樁相比，反射波法檢測水泥攪拌樁有著其自身的特殊性。首先是檢測時(shí)確定檢測齡期的問題。統(tǒng)計(jì)資料表明，到28d齡期時(shí)，水泥土的強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60必右，到90d齡期時(shí)才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。從檢測效果的角度由發(fā)，齡期越長，強(qiáng)度越高，檢測效果越好。如果過早地進(jìn)行檢測，水泥土尚未完全硬化，水泥土的波阻抗與樁周土的波阻抗較為接近，則不滿足一維波動(dòng)方程的理論假設(shè)?；蛴捎阱N擊時(shí)，因?yàn)闃渡碚w強(qiáng)度不高，形成波形的低頻震蕩，導(dǎo)致無法進(jìn)行有效的分析與判斷。因此建議水泥攪拌樁最佳的檢測齡期為28d以后。其次由于水泥土無粗骨料，彈性波在水泥土內(nèi)部傳遞時(shí)，介質(zhì)散射引起的衰減較

7、小，而介質(zhì)吸收產(chǎn)生的衰減較大。為了取得良好的檢測效果，應(yīng)盡可能破除樁頂松散層，打磨各測點(diǎn)，并選擇合適的振源，一般尼龍錘具有較好的指向性和穿透力。為減少彈性波的損失，應(yīng)采用如黃油、凡士林一類的膠狀或漿狀物質(zhì)作耦合劑。最后，選擇合理的波速成為一次成功檢測的關(guān)鍵，反射波測生的實(shí)際有效樁長：L=tc/2式中：t-彈性波由樁頂傳至樁底、經(jīng)反射后傳至樁頂?shù)臅r(shí)間（由儀器測定）；c-彈性波在樁身內(nèi)傳播的波速，m/So因此，波速的選擇直接影響到實(shí)測樁長與缺陷位珞判斷的準(zhǔn)確性。波速選擇的越合理，越具代表性，實(shí)測樁長的誤差就越小，反射波法檢測的可靠性就越高。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，只要選擇合理，處理得當(dāng)，在滿足一定的條

8、件下，完全可以利用反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身完整性。2反射波法檢測水泥攪拌不確定因素與局限性盡管反射波法檢測水泥攪拌性有著快速、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍有其一定的局限性。首先，經(jīng)驗(yàn)波速隨著齡期、強(qiáng)度、水泥含量、土樣含水量變化存在著明顯的不確定性，造成經(jīng)驗(yàn)波速范圍波動(dòng)過大，直接造成檢測結(jié)果誤差增大。而為取得有代表性的經(jīng)驗(yàn)波速，在工程樁同期打試樁，既不太可能也不太實(shí)際。所以這還得通過今后不斷的積累和完善，建立起一套完整的經(jīng)驗(yàn)波速與各影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，才能真正使反射波法檢測水泥攪拌樁走向應(yīng)用。其次，反射波法應(yīng)用的對象應(yīng)是一彈性的均勻體，而目前落后的施工工藝造成的樁身不均勻性，也制約著反射波法檢測水

9、泥攪拌樁的應(yīng)用。有時(shí)因攪拌不充分造成的水泥層狀、片狀分布將會令反射波法很難甚至無法分析。3反射波法檢測水泥攪拌的檢測步驟在檢測中使用PIT-V型基樁動(dòng)測儀，該儀器采用的加速度型傳感器，橫向靈敏度低，只有錘擊到一個(gè)有效脈沖時(shí)，傳感器才會記錄一個(gè)信號，數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場接收計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲存。錘擊力量太大或太小都不產(chǎn)生能被記錄的脈沖。激振產(chǎn)生的波動(dòng)模式單一，只含縱波，可以得到清晰的底部反射。具體的檢測步驟如下：（1）清理整平樁頭；（2）調(diào)試儀器，選擇適當(dāng)參數(shù)；（3）將加速度傳感器垂直安放在樁頭的平整部位；（4）用小插在樁頭選擇適當(dāng)?shù)哪芰考ふ?；?）選取較為理想的波形曲線并存儲；（6）將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，對

10、記錄曲線進(jìn)行分析、計(jì)算，并評價(jià)樁身質(zhì)量結(jié)束語總之，應(yīng)用基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測法檢測樁基礎(chǔ)的成樁質(zhì)量簡變、快捷可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量而且復(fù)雜的的工作，是微波電子檢測技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在土建工程實(shí)際應(yīng)用取得良好效果的又一典范。值得在日后工程大力推廣應(yīng)用。同時(shí)，反射波法檢測水泥攪拌樁的樁身質(zhì)量目前還處于探索、發(fā)展階段。反射波法在一定條件下可以對水泥攪拌樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測，但還需綜合采用其它一些方法如取芯、載荷試驗(yàn)等對樁身進(jìn)行綜合評價(jià)。參考文獻(xiàn)1葉書麟，韓杰，葉寶觀.地基處理與托換技術(shù)M.北京：中國建筑工業(yè)由版社，1994:367-381.2龔曉南.地基處理新技術(shù)M.陜西：陜西科學(xué)技術(shù)由版社，1997:47-48.3劉明貴，余詩剛，汪大國.樁基檢測技術(shù)指南M.北京