樁基完整性(低應(yīng)變?cè)囼?yàn))試驗(yàn)方法

1、1 樁基完整性（低應(yīng)變?cè)囼?yàn)）1.1一般規(guī)定：（1） 低應(yīng)變反射波法適用范圍為：混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁及CFG樁。（2） 對(duì)樁身截面多變且變化幅度較大灌注樁，應(yīng)采用其他方法輔助驗(yàn)證低應(yīng)變法檢測(cè)的有效性。（3） 受檢樁混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不應(yīng)低于15MPa。1.2檢測(cè)原理： 低應(yīng)變法目前國內(nèi)普遍采用低應(yīng)變反射波法，為狹義低應(yīng)變法，其通過采用瞬態(tài)沖擊的方式（瞬態(tài)激振），實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)曲線，以一維線彈性桿件模型為依據(jù)，采用一維波動(dòng)理論分析判定基樁的樁身完整性。因此基樁必須符合一維波動(dòng)理論要求，滿足平截面假定和一維線彈性桿件模型要求，一般要求其樁長(zhǎng)遠(yuǎn)大于直徑即

2、長(zhǎng)徑比大于5或瞬態(tài)激勵(lì)有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比大于5。1.3檢測(cè)方法及工藝要求（1）檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作 a受檢基樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70，或期齡不少于14天時(shí)方可報(bào)檢。 b施工單位填寫報(bào)檢表，經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)后，至少提前2天提交給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員。 c施工單位向檢測(cè)單位提供基樁工程相關(guān)參數(shù)和資料。 d檢測(cè)前，施工單位做好以下準(zhǔn)備工作： 剔除樁頭，使樁頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高。 要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件基本相同。 灌注樁要鑿去樁頂浮漿或松散破損部分，并露出堅(jiān)硬的混凝土表面。 樁頂表面平整干凈且無積水。實(shí)心樁的第三方位置打磨出直徑約10cm的平面，平面

3、保證水平，不要帶斜坡；在距樁第三方2/3半徑處，對(duì)稱布置打磨24處（具體見圖1），直徑約為6cm的平面，打磨面應(yīng)平順光潔密實(shí)圖2 不同樁徑對(duì)應(yīng)打磨點(diǎn)數(shù)及位置示意圖圖2 不同樁徑對(duì)應(yīng)打磨點(diǎn)數(shù)及位置示意圖 當(dāng)樁頭與墊層相連時(shí)，相當(dāng)于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，會(huì)對(duì)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生影響。因此，測(cè)試前應(yīng)將樁頭側(cè)面與斷層斷開。 準(zhǔn)備黃油12包，作為測(cè)試耦合劑用。 在基坑內(nèi)檢測(cè)，應(yīng)提前將基坑內(nèi)水抽干，并搭設(shè)好梯子，便于上下。 e搜集受檢樁的相關(guān)技術(shù)資料，包括工程概況、基樁的設(shè)計(jì)參數(shù)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料以及施工記錄情況； f安裝傳感器。傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集影響較大，傳感器的安裝須通過黃油、凡士林或橡皮

4、泥等藕合劑與樁面緊密粘接，并與樁頂面垂直； g根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的激振設(shè)備、傳感器，檢查系統(tǒng)各部分之間是否連接良好，確認(rèn)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。1.4數(shù)據(jù)采集 a通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)選定激振錘和激振參數(shù)。短樁或淺部缺陷樁的檢測(cè)宜采用輕錘短脈沖激振；長(zhǎng)樁、大直徑樁或深部缺陷的檢測(cè)宜采用重錘寬脈沖激振；在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，可在激振部位平鋪薄層橡膠墊以獲取更好的實(shí)測(cè)信號(hào)。通過改變力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。錘頭剛度較小時(shí)，沖擊入射波脈沖較寬，含低頻成分多，沖擊力大小相同時(shí)，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合于獲得長(zhǎng)樁樁底信號(hào)或下部缺陷的識(shí)別；錘頭剛度較大時(shí)，沖擊入射波脈沖較窄

5、，含高頻成分較多，沖擊力大小相同時(shí)，雖其能量較小，但更適合于樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。對(duì)于長(zhǎng)樁，應(yīng)該先采用低頻檢波器，重錘敲擊來獲得實(shí)測(cè)曲線，再用高頻檢波器、輕錘敲擊來獲得淺部鑒別曲線。 b采集樁身的波形信號(hào)時(shí)，調(diào)整增益和激振頻率使樁身（特別是樁身下部）的反射特征清晰、重復(fù)性好。各測(cè)點(diǎn)記錄的有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)，波形具有良好的一致性。 c 對(duì)存在缺陷的樁應(yīng)選用多種激振頻率進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)，獲取足夠的缺陷特征分析資料。1.5 數(shù)據(jù)分析與判定a 樁身平均波速的確定；b 對(duì)波形、波幅、頻率等信號(hào)特征進(jìn)行分析，并結(jié)合受檢樁的成樁工藝、地質(zhì)條件和施工情況識(shí)別斷樁縮頸、擴(kuò)頸等樁身缺陷；c 進(jìn)行樁身完整性類別

6、判定，樁身完整性類別應(yīng)按表3-2和表 3-3原則判定；d當(dāng)實(shí)測(cè)信號(hào)所反映的樁身信息(如超過有效檢測(cè)范圍、樁底反射不明顯、實(shí)測(cè)信號(hào)無規(guī)律等)不足以分析和評(píng)價(jià)樁身完整性，應(yīng)結(jié)合其它檢測(cè)方法進(jìn)行樁身完整性判定。1.6復(fù)測(cè)驗(yàn)證與處理a對(duì)于樁身淺部存在缺陷，擬采用開挖法（開挖深度一般在18m范圍內(nèi)，條件允許的情況下可適當(dāng)增加開挖深度）進(jìn)行驗(yàn)證；b 若樁身波速偏低或懷疑混凝土強(qiáng)度不夠時(shí)，分析強(qiáng)度低的各種原因，若對(duì)比其余同等條件的樁后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度等級(jí)依然存在波速異常，應(yīng)建議業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)部門采用其它檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)。c 若發(fā)現(xiàn)樁身深部存在缺陷或樁底沉渣過厚時(shí)，應(yīng)該如實(shí)向業(yè)主、監(jiān)理提出采用工程鉆機(jī)抽芯驗(yàn)證申請(qǐng)，

7、并提交檢測(cè)原始資料，對(duì)有爭(zhēng)議性的檢測(cè)結(jié)論，應(yīng)該提出第三方驗(yàn)證的申請(qǐng)進(jìn)行仲裁。1.7成果報(bào)告的編寫建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 1062014）強(qiáng)制要求低應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告應(yīng)給出樁身完整性檢測(cè)的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線，除此之外，檢測(cè)報(bào)告還應(yīng)包括以下內(nèi)容：a 工程概述及巖土工程條件描述；b 檢測(cè)方法、原理、儀器設(shè)備和過程敘述；c 受檢樁的樁號(hào)、樁位平面圖和相關(guān)的施工記錄；d樁身波速取值；e 樁身完整性描述、缺陷的位置及樁身完整性類別；f時(shí)域信號(hào)時(shí)段所對(duì)應(yīng)的樁身長(zhǎng)度標(biāo)尺、指數(shù)或線性放大的范圍及倍數(shù)；或幅頻信號(hào)分析的頻率范圍、樁底或樁身缺陷對(duì)應(yīng)的相鄰諧峰間的頻差；g必要的說明和建議，比如對(duì)擴(kuò)大或驗(yàn)證檢測(cè)的建議。綜上所

8、述，其技術(shù)流程如圖3所示:圖3 瞬態(tài)激振時(shí)域頻域分析法測(cè)樁技術(shù)流程1.8數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量評(píng)定低應(yīng)變的樁身完整性分析應(yīng)嚴(yán)格地按照國家及部委頒發(fā)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以時(shí)域曲線為主，輔以頻域分析，并結(jié)合施工情況、巖土工程勘察資料和波形特征等因素進(jìn)行綜合分析判定。當(dāng)在樁頂施加一激振后，彈性波沿樁身傳播的規(guī)律滿足一維波動(dòng)方程，如下式：式中： 縱波波速樁的彈性模量樁截面積樁身材料密度彈性波在傳播過程中會(huì)對(duì)樁身阻抗（）的變化作出響應(yīng)，假設(shè)樁身由、變?yōu)?、，根?jù)平面彈性波傳播理論，其反射系數(shù)為： 式中： 反射系數(shù)樁身材料密度縱波波速樁截面積a統(tǒng)計(jì)法確定樁身波速平均值 為分析時(shí)域、頻域曲線所反映的樁身波阻抗

9、變化情況、核實(shí)樁底信號(hào)并確定樁身缺陷位置，首先需要確定樁身波速及其平均值。在樁長(zhǎng)已知、樁底反射信號(hào)明確的前提下，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相同的基樁中，選取不少于5根類樁的樁身波速按下列計(jì)算平均值：( 1)( 2)式中 樁身波速的平均值；第根受檢樁的樁身波速值，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2014）要求樁身波速離散性控制在5%以內(nèi)，即 。 b數(shù)據(jù)的分析和樁身完整性判定 完整樁的時(shí)域波形圖比較規(guī)則、均勻、整齊，樁底反射信號(hào)明顯，平均波速也正常。完整樁的波形特征如圖3-a所示。斷樁指樁身斷裂，混凝土不連續(xù)，一般在此處有嚴(yán)重的夾泥，使此處的阻抗明顯變小，應(yīng)力波在斷樁片發(fā)生強(qiáng)反射，應(yīng)力波在

10、樁身斷裂以上部分來回反射形成多次波，整樁信號(hào)不明顯，甚至沒有樁底反射，類似于短的完整樁。斷樁的波形如圖3-b，斷樁的斷裂位置由下式確定：( 3)其中：為斷裂位置(m)；為完整樁波速(m/s)；為入射波與反射波的時(shí)間間隔(ms)。 a:完整樁 b:斷樁c:縮頸樁d:擴(kuò)徑樁 e:樁身混凝土膠結(jié)差（空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象）圖4 樁身典型缺陷與動(dòng)測(cè)波形特征 縮頸樁和擴(kuò)徑樁都有明顯的樁底反射信號(hào)，和本工地樁身混凝土平均波速相接近，計(jì)算樁長(zhǎng)與實(shí)際樁長(zhǎng)相符。同時(shí)在縮頸處或擴(kuò)徑處分別出現(xiàn)同相位和反相位的反射信號(hào)。縮頸樁和擴(kuò)徑樁的波形特征如圖3-c和圖3-d。樁身混凝土膠結(jié)差視其程度大小，樁身混凝土介于完整樁和

11、斷樁之間，輕微接近完整樁，嚴(yán)重接近于斷樁。該類基樁的反射信號(hào)與入射波信號(hào)同相位，同樣有樁底反射信號(hào)，但整樁混凝土傳播速度偏低，這是樁身混凝土膠結(jié)差區(qū)別于縮頸樁的重要依據(jù)，如圖3-e。依據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特征進(jìn)行樁身完整性判定的分類標(biāo)準(zhǔn)和分類見表3-3、3-4表3-3 樁身完整性判定類別時(shí)域信號(hào)特征幅頻信號(hào)特征2L/c時(shí)刻前無缺陷反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差fc/2L。2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差fc/2L，輕微缺陷產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差 f c/2L。有明顯缺陷反射波，其他特征介于類和類之間2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無樁底反射波。缺陷諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差f c/2L，無樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰。表3-4 樁身完整性分類表樁身完整性類別分 類 原 則類樁樁身完整類樁樁身有輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮類樁樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響類樁樁身存在嚴(yán)重缺陷 上表并沒有列出樁身無缺陷或有輕微缺陷但