基樁低應(yīng)變法完整性檢測(cè)的探討

1、基樁低應(yīng)變法完整性檢測(cè)的探討    摘要：當(dāng)前，建筑行業(yè)中存在許多類型的對(duì)基樁完整性檢測(cè)的方式，其中低應(yīng)變法由于其使用成本較低、操作方法簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，使用最為普遍。作者結(jié)合所學(xué)知識(shí)與實(shí)際遇到的高速公路項(xiàng)目，在文中論述了樁基完整性檢測(cè)中采用的低應(yīng)變反射波法的基本原理和檢測(cè)方法，以及測(cè)試結(jié)果的模擬圖，希望對(duì)從事相關(guān)行業(yè)的同仁有一定的幫助。 關(guān)鍵詞：基樁；低應(yīng)變法；完整性；檢測(cè) 中圖分類號(hào)：G267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 引言 所謂的基樁，其實(shí)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用較普遍的一種地基處理技術(shù)。由于基樁的施工存在隱蔽性高、施工地形復(fù)雜、施工機(jī)械性能不穩(wěn)、人員素質(zhì)

2、參差不齊等多種影響因素，所以其質(zhì)量的保證就需要同時(shí)注意多方面的因素?；鶚顿|(zhì)量不僅關(guān)系到建筑項(xiàng)目的安全性，更關(guān)系到人民的財(cái)產(chǎn)和生命安全。所以國(guó)家強(qiáng)制規(guī)定基樁施工必須進(jìn)行基樁檢測(cè)?；鶚稒z測(cè)一般是指樁身的完整性和單樁的承載力兩方面的檢測(cè)，進(jìn)而到整個(gè)基樁工程的檢測(cè)與評(píng)定?；鶚顿|(zhì)量好壞直接關(guān)系到建筑物的安全，通過(guò)質(zhì)量檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除基樁工程質(zhì)量隱患，質(zhì)量檢測(cè)是控制基樁質(zhì)量的重要手段。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，由于檢測(cè)方法使用不準(zhǔn)確，或者重視度不夠，經(jīng)常會(huì)發(fā)生基樁工程質(zhì)量檢測(cè)的可靠性不高的情況，為工程留下了隱患，嚴(yán)重的甚至?xí)斐少|(zhì)量事故。作者結(jié)合自己工作的項(xiàng)目，就基樁完整性檢測(cè)的給出了一些自己的看法。 2低應(yīng)

3、變法測(cè)試的基本原理 2.1基本原理 測(cè)試原理是：用手錘在樁頂面敲擊，施加一小沖擊擾動(dòng)力，產(chǎn)生低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，使樁在彈性范圍內(nèi)做彈性振動(dòng)，并由此產(chǎn)生應(yīng)力波的縱向傳播；當(dāng)樁身存在明顯波阻抗變化的界面，如樁縮擴(kuò)徑、斷樁、樁底和嚴(yán)重離析時(shí)，將產(chǎn)生異常反射波，然后利用速度檢波器或加速度傳感器接受由初始信號(hào)和自由樁身缺陷或樁底產(chǎn)生的反射信號(hào)組合的時(shí)程曲線( 或稱為波形)，再利用信號(hào)采集分析儀對(duì)所記錄的帶有樁身質(zhì)量信息的波形進(jìn)行處理和分析，并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料和施工記錄，識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信息，作出對(duì)樁的完整性判斷。 我們以一維波動(dòng)理論為運(yùn)算基礎(chǔ)：假設(shè)樁身為一維彈性桿件，同時(shí)介質(zhì)均勻連續(xù)；假設(shè)

4、樁身某段為被測(cè)單元，其樁身介質(zhì)密度、彈性波波速、截面面積用，C，A 表示，則令Z=CA，我們將其定義為廣義波阻抗。 當(dāng)，C，A變化時(shí)，變化發(fā)生處稱為波阻抗界面，其比值可表示為n，其中n=Z1/Z2。 根據(jù)連續(xù)性條件和以及牛頓第三定律，我們得出得；，式中U，分別表示應(yīng)力波的速度和應(yīng)力，下標(biāo)I，R，T分別表示入射波、反射波和透射波。 根據(jù)波陣面動(dòng)量守恒條件, 得，與上式聯(lián)立方程可得： ，。其中，F(xiàn)=( 1- n) /( 1+n) 稱為反射系數(shù)，T=2/( 1+n) 稱為折射系數(shù)。 可以得出： 樁身完好時(shí), 存在唯一Z界面， n>1，F(xiàn)<0，T>0，波形線體現(xiàn)為同相。 樁身擴(kuò)徑時(shí)，

5、n<1，F(xiàn)>0，T>0, 波形線在同相上有突出大幅擴(kuò)張現(xiàn)象。 樁身斷裂時(shí)，n，F(xiàn)=-1，T=0，波形線體現(xiàn)多次有規(guī)律的反相反射，不見(jiàn)樁底現(xiàn)象。 樁身縮徑時(shí), > 1，<0，<1，>0，波形線在縮徑位置有反相現(xiàn)象。 樁身夾泥或離析時(shí)，> ，<1，波形線在缺陷位置有反相現(xiàn)象。 樁底嵌巖或堅(jiān)硬持力層時(shí)，n1，F(xiàn)0，波形線在時(shí)程上表現(xiàn)為同相，樁底反射信號(hào)有時(shí)表現(xiàn)為明顯反相，有時(shí)不產(chǎn)生反射信號(hào)。 2.2波速和樁長(zhǎng)的測(cè)算 反射波傳遞與反射的長(zhǎng)度相等，所以波速C、樁長(zhǎng)L和傳播時(shí)間T三者間可建立下式關(guān)系： C=2L/T。用此公式可求出缺陷位置或?qū)嶋H樁長(zhǎng)。波

6、速需考慮同一工地齡期相近基樁的平均波速。 3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 3.1檢測(cè)對(duì)象的強(qiáng)度要求 只有樁身砼達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，力錘敲擊樁頭，才可能產(chǎn)生應(yīng)力波，并在樁身中傳遞作質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。砼強(qiáng)度不足，彈性模量就小，即使增加錘重, 應(yīng)力波的傳遞阻力大，傳遞不到位，也難以檢測(cè)到理想的樁身阻抗變化和底部的反射信號(hào)，為此，現(xiàn)行建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ106- 2003(以下稱檢測(cè)技術(shù)規(guī)范) 要求采用低應(yīng)變法檢測(cè)時(shí)，受檢樁的砼強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa。 3.2樁頭與安放傳感器 受檢樁的樁頭，必須鑿去浮漿，清掃干凈，保證敲擊部位基本平整；傳感器的接觸面平整，安放時(shí)必須確保傳感器的軸線與樁身的縱軸線平行

7、或樁頭平面垂直。傳感器與樁頂之間可采用涂黃油等方法與樁連接，實(shí)心樁的激振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁中心，測(cè)量傳感器安裝位置宜為距樁中心1/2至2/3半徑處；空心樁的激振點(diǎn)與測(cè)量傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成的夾角宜為90°，激振點(diǎn)和測(cè)量傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。 3.3錘擊技術(shù)要求 錘擊激振點(diǎn)宜選在樁中心。大直徑樁，可在不同位置做多點(diǎn)選擇，以采集到理想的信號(hào)。錘擊時(shí)要求：落錘到實(shí)初，動(dòng)作干脆利索，錘擊方向垂直于樁頭平面，用力要適中，不能產(chǎn)生二次沖擊。錘擊時(shí)宜采用配套的力棒，力棒敲擊的能量集中，容易獲得良好的信號(hào)。敲擊必要時(shí)輔用橡膠墊進(jìn)行緩沖。 3.4檢測(cè)前的現(xiàn)場(chǎng)勘

8、察及資料收集 檢測(cè)前，應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中的水文地質(zhì)、工藝流程情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察和了解，對(duì)基樁的設(shè)計(jì)如直徑、長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、設(shè)計(jì)樁的種類進(jìn)行全面了解，并收集有關(guān)技術(shù)資料, 以便作出正確的分析與判斷。 3.5參數(shù)設(shè)置與信號(hào)采集 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前，應(yīng)選擇好儀器的濾波頻率、放大倍數(shù)、波速傳感器的相應(yīng)擋位、增益, 合理設(shè)置傳遞波速、樁長(zhǎng)。采集有效信號(hào)一般為兩個(gè)便可，如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)結(jié)合施工記錄、地質(zhì)資料綜合判斷其完整性。 4時(shí)程圖形分析 (1) 完整樁(見(jiàn)圖1) 。 波形光滑，基樁時(shí)程曲線同向，樁底反射信號(hào)明顯，波速正常。 圖1 完整樁 (2) 縮徑缺陷樁(見(jiàn)圖2) 。 基樁時(shí)程曲線出現(xiàn)短暫的反向信號(hào)。 圖2 縮

9、徑缺陷樁 (3) 假缺陷樁(見(jiàn)圖3) 。 比較相鄰的樁，都有在同樣位置出現(xiàn)反向波現(xiàn)象，查看地質(zhì)資料，分析產(chǎn)生此原因是由于地質(zhì)突變，由粘土變?yōu)樯巴猎斐伞?圖3 假缺陷樁 (4) 缺陷斷樁(圖4) 。 基樁時(shí)程曲線出現(xiàn)有規(guī)律的反向信號(hào)，不見(jiàn)樁底。 圖4 缺陷斷樁 5結(jié)語(yǔ) 用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁基的完整性，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、快捷。當(dāng)然其也不可避免的存在著以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：對(duì)受檢樁的檢測(cè)工作面平整質(zhì)量的要求十分之高；對(duì)錘擊力量要求有很高的技巧；對(duì)缺陷的判斷不如聲波透射法判斷的位置準(zhǔn)確，必要時(shí)還需要采用鉆芯法來(lái)確認(rèn)缺陷的具體位置；要求對(duì)波速的設(shè)置要十分的適合，這就要求工作人員有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際操作的能力；對(duì)