低應變法基樁樁身完整性檢測[1]

1、工程學院: 宋雪琳低應變法基樁樁身低應變法基樁樁身 完整性檢測完整性檢測1 關于實習安全關于實習安全2 關于實習安排關于實習安排 宋雪琳簡介：教授、碩士導師；土木工程學科負責宋雪琳簡介：教授、碩士導師；土木工程學科負責人，學術帶頭人。人，學術帶頭人。 本科畢業(yè)于河北地質(zhì)學院水工系；本科畢業(yè)于河北地質(zhì)學院水工系； 研究生畢業(yè)于同濟大學地下建筑與工程系。研究生畢業(yè)于同濟大學地下建筑與工程系。 研究方向：巖土工程、地質(zhì)災害。研究方向：巖土工程、地質(zhì)災害。 1997.12000.12 1997.12000.12 資源與環(huán)境工程系，巖土工程與資源與環(huán)境工程系，巖土工程與勘查技術教研室主任。勘查技術教研室

2、主任。 2001.12003.3 2001.12003.3 資源與環(huán)境工程系，土木工程教資源與環(huán)境工程系，土木工程教研室教研室主任研室教研室主任 2003.32003.3迄今迄今 石家莊經(jīng)濟學院石家莊經(jīng)濟學院 工程學院副院長。工程學院副院長。 主講課程： 1.本科：工程地質(zhì)學、基礎工程（土力學地基基礎）、巖土工程施工技術、土木工程施工、土木工程概論、地基處理、基坑工程等； 2.研究生：高級工程地質(zhì)學、地基處理與基礎托換、深基坑工程； 主持設計工作： 深基坑支護工程設計約30項； 地基處理設計30多項； 地基檢測50多項； 地質(zhì)災害評價20多項。一一 有關概念有關概念 工程：工程： 將自然科學的

3、原理應用到社會生產(chǎn)實將自然科學的原理應用到社會生產(chǎn)實踐中去而形成的各學科的總稱。如：土木工程踐中去而形成的各學科的總稱。如：土木工程、電力工程、化學工程、海洋工程等；、電力工程、化學工程、海洋工程等； 指具指具體的基本建設項目。如：三峽工程、西氣東輸體的基本建設項目。如：三峽工程、西氣東輸工程、南水北調(diào)工程等。工程、南水北調(diào)工程等。 土木工程：土木工程：指采用工程材料（如：土、石、磚指采用工程材料（如：土、石、磚、木、混凝土、鋼筋混凝土、各種金屬材料和、木、混凝土、鋼筋混凝土、各種金屬材料和塑料等）修建各種人類生產(chǎn)、生活設施的生產(chǎn)塑料等）修建各種人類生產(chǎn)、生活設施的生產(chǎn)活動和工程技術?；顒雍凸?/p>

4、程技術。巖土工程勘察巖土工程勘察（geotechnical engineering investigation）：）： 采用各種勘察手段和方法，對建筑場地的工程地采用各種勘察手段和方法，對建筑場地的工程地質(zhì)條件進行調(diào)查研究與分析評價?；蚋鶕?jù)建設工程的質(zhì)條件進行調(diào)查研究與分析評價?；蚋鶕?jù)建設工程的要求，查明、分析、評價建設場地的地質(zhì)、環(huán)境特征要求，查明、分析、評價建設場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，編制勘察文件的活動和巖土工程條件，編制勘察文件的活動。巖土工程巖土工程（geotechnical engineering）：）： 土木工程中涉及巖（土）體的利用、處理或改良土木工程中涉及巖（土）體

5、的利用、處理或改良的科學技術。的科學技術。一一 有關概念有關概念場地場地（site）：指工程群體所在地，具有相似的反應）：指工程群體所在地，具有相似的反應譜特征。其范圍相當于廠區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不譜特征。其范圍相當于廠區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不小于小于1.0km2的平面面積。的平面面積。 地基地基（subgrade, foundation soils）：支撐基礎）：支撐基礎的土體或巖體。分為天然地基和人工地基。的土體或巖體。分為天然地基和人工地基。 基礎基礎（foundation）：基礎是指地面標高以下的）：基礎是指地面標高以下的那部分建筑結(jié)構(gòu)?；A的主要功能：滿足地基巖土那部分建筑結(jié)構(gòu)?；?/p>

6、礎的主要功能：滿足地基巖土體的承載力要求；調(diào)節(jié)地基的不均勻變形；減振體的承載力要求；調(diào)節(jié)地基的不均勻變形；減振作用。作用。 淺基礎淺基礎：基底埋置深度小于：基底埋置深度小于5m或小于基底寬度的或小于基底寬度的基礎，稱為淺基礎。基礎，稱為淺基礎。一一 有關概念有關概念 深基礎深基礎：基底埋置深度大于等于：基底埋置深度大于等于5m或大于基底寬或大于基底寬度的基礎，稱為深基礎度的基礎，稱為深基礎。一一 有關概念有關概念 樁基樁基（pile foundation）：由設置于巖土中的樁和與樁頂連接的承臺共同組成的基礎或由柱與樁直接連接的單樁基礎。 基樁基樁（foundation pile）：樁基礎中的單

7、樁。）：樁基礎中的單樁。 樁身完整性樁身完整性（pile integrity）：反映樁身截面尺寸相對變）：反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合定性指標?；?、樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合定性指標。 樁身缺陷樁身缺陷（pile defects）：使樁身完整性惡化，在一定程）：使樁身完整性惡化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、度上引起樁身結(jié)構(gòu)強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（雜物）、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱?；鶚稒z測常夾泥（雜物）、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱?；鶚稒z測常用的方法有：靜載荷試驗法、鉆芯法、低應變法、高應變法和用的方法有

8、：靜載荷試驗法、鉆芯法、低應變法、高應變法和聲波透射法。聲波透射法。一一 有關概念有關概念 靜載試驗靜載試驗（static loading test）：在樁頂部逐級施加豎向在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產(chǎn)生的沉壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，以確定相應的單樁豎向抗壓承載降、上拔位移或水平位移，以確定相應的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。 鉆芯法（鉆芯法（core drilling method）：）：用鉆機鉆取芯樣以檢用鉆機鉆取芯樣以

9、檢測樁長、樁身缺陷、樁底沉渣厚度以及樁身混凝土的強度、測樁長、樁身缺陷、樁底沉渣厚度以及樁身混凝土的強度、密實性、連續(xù)性，并判定樁端巖土性狀的方法。密實性、連續(xù)性，并判定樁端巖土性狀的方法。一一 有關概念有關概念低應變法低應變法（low strain integrity testing）：采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。定的檢測方法。高應變法高應變法（high s

10、train integrity testing）：用重錘沖擊樁頂，）：用重錘沖擊樁頂，實測樁頂部的速度和力的時程曲線，通過波動理論分析，對單實測樁頂部的速度和力的時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行判定的檢測方法。樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行判定的檢測方法。聲波透射法聲波透射法（crosshole sonic logging ）：在預埋聲波管之間發(fā)射在預埋聲波管之間發(fā)射并接受聲波，通過實測聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時、頻率和并接受聲波，通過實測聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數(shù)的相對變化，對樁身完整性進行判定的檢測波幅衰減等聲學參數(shù)的相對變化

11、，對樁身完整性進行判定的檢測方法。方法。這次實習我們僅進行低應變法檢測樁身完整性。二二 低應變法基本原理低應變法基本原理 反射波法檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：通過在樁頂施加激振信號產(chǎn)生應力波脈沖，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底面時，將產(chǎn)生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，判斷樁的完整性。 假設樁身某處阻抗發(fā)生變化，當應力波從介質(zhì) I （阻抗為 Zl ）進入介質(zhì)（阻抗為Z2）時，將產(chǎn)生速度反射波和速度透射波。令樁身質(zhì)量完整性系數(shù)=Z2/Z1 ，反射系數(shù)為=(1-)/(1+) 。（反射波）（透射波）221212221212PZZ

12、ZZPPZZZP由式則有推導過程：桿件截面發(fā)生變化時，由變截面處的連續(xù)條件可以寫出： 圖3.13 變截面樁4 1檢測儀器的主要技術性能指標要符合現(xiàn)行行業(yè)標準檢測儀器的主要技術性能指標要符合現(xiàn)行行業(yè)標準 基樁動測儀基樁動測儀 JG / T 3055 的有關規(guī)定，同時具有信號顯示、的有關規(guī)定，同時具有信號顯示、儲存和處理分析功能。儲存和處理分析功能。 2瞬態(tài)激振設備包括：能激發(fā)寬脈沖和窄脈沖的力錘和瞬態(tài)激振設備包括：能激發(fā)寬脈沖和窄脈沖的力錘和錘墊；力錘裝設力傳感器；穩(wěn)態(tài)激振設備：激振力可調(diào)、掃頻錘墊；力錘裝設力傳感器；穩(wěn)態(tài)激振設備：激振力可調(diào)、掃頻范圍為范圍為 102000Hz 的電磁式穩(wěn)態(tài)激振

13、器。的電磁式穩(wěn)態(tài)激振器。1受檢樁應達到的基本條件：受檢樁應達到的基本條件： 1）樁身混凝土強度：至少達到設計強度的）樁身混凝土強度：至少達到設計強度的70%，且不小于，且不小于 15MPa。 2）樁頭的材質(zhì)、強度、截面尺寸：與樁身基本等同。）樁頭的材質(zhì)、強度、截面尺寸：與樁身基本等同。 3）樁頂面：平整、密實，并與樁軸線基本垂直。）樁頂面：平整、密實，并與樁軸線基本垂直。 三三 儀器設備儀器設備 四四 現(xiàn)場檢測現(xiàn)場檢測2測試參數(shù)設定：測試參數(shù)設定： 1）時域信號記錄的時間段長度在2Lc時刻后延續(xù)不少于5ms ；幅頻信號分析的頻率范圍上限不小于2000HZ 。 2）設定樁長：樁頂測點至樁底的施工

14、樁長，樁身截面積為施工截面積。 3）樁身波速：根據(jù)當?shù)赝愋蜆兜臏y試值初步設定。 4）采樣時間間隔或采樣頻率：根據(jù)樁長、樁身波速和頻域分辨率合理選擇；時域信號采樣點數(shù)不宜少于 1024 點。 5）傳感器的設定值：根據(jù)計量檢定結(jié)果設定。 3測量傳感器安裝和激振操作：測量傳感器安裝和激振操作： 1）傳感器與樁頂面垂直；耦合劑具有足夠的粘結(jié)強度。 2）實心樁的激振點位置選擇在樁中心，測量傳感器安裝位置距樁中心 2 / 3 半徑處；空心樁的激振點與測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 900 , 激振點和測量傳感器安裝位置在樁壁厚的 1 / 2 處。 3）激振點與測量傳感器

15、安裝位置：避開鋼筋籠的主筋影響。 4）激振方向：沿樁軸線方向。 5）瞬態(tài)激振：通過現(xiàn)場敲擊試驗，選擇合適重量的激振力錘和錘墊，用寬脈沖獲取樁底或樁身下部缺陷反射信號，用窄脈沖獲取樁身上部缺陷反射信號。 6）穩(wěn)態(tài)激振：在每一個設定頻率下獲得穩(wěn)定響應信號，并根據(jù)樁徑、樁長及樁周土約束情況調(diào)整激振力大小。4信號采集和篩選：信號采集和篩選： 1）根據(jù)樁徑大小，樁心對稱布置 24 個檢測點；每個檢測點記錄的有效信號數(shù)一般不少于 3 個。 2）檢查判斷實測信號是否反映樁身完整性特征。 3）不同檢測點及多次實測時域信號一致性較差時，應分析原因，增加檢測點數(shù)量。 4）信號不應失真和產(chǎn)生零漂，信號幅值不應超過測

16、量系統(tǒng)的量程。 五五 注意事項注意事項1. 1. 選錘選錘 現(xiàn)場檢測選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊，可激發(fā)出低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。低頻脈沖有利于檢測樁深部缺陷、高頻脈沖有利于檢測樁淺部缺陷。 1）大直徑長樁，選擇激發(fā)能量稍大一點的重錘（如樁長超過20m，樁直徑大于800 mm）。 2）小直徑短樁，選擇小鐵錘或小飯手敲擊。（如樁長小于5m，樁直徑小于 300mm ）。 3）其它情況，采用尼龍錘。五五 注意事項注意事項2. 樁頭處理樁頭處理 1）樁頭條件處理的好壞直接影響測試信號的質(zhì)量。樁頂表面應平整干凈且無積水；將敲擊點和傳感器安裝點部位磨平，多次敲擊信號一致性較差時，多與上述條件未達到有關。 2）當樁頭與承臺或墊層相連時，相當于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，對測試信號會產(chǎn)生影響。因此，測試時樁頭應與混凝土承臺斷開；當樁頭側(cè)面與墊層相連時，應斷開。3. 耦合劑的選擇耦合劑的選擇 耦合劑：石膏、石