低應(yīng)變檢測基樁完整性的方法與體會

1、低應(yīng)變檢測基樁完整性的體會低應(yīng)變檢測技術(shù)是一門基于彈性波理論的新興技術(shù)，在實(shí)際工作應(yīng)用中為準(zhǔn) 確全面地評價基樁的質(zhì)量，檢測人員需掌握建筑結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、土力學(xué)、波動 理論、振動測試、信號處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等綜合理論知識及實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)。1、基本原理 11 基本假設(shè)將樁假設(shè)成一端彈性連接的一維桿件，其材料均勻連續(xù)，信號延樁身傳播過 程中不發(fā)生衰減，樁周土對樁身應(yīng)力波的傳播不產(chǎn)生影響。12 檢測原理反射波法源于應(yīng)力波理論?；驹硎窃跇俄斶M(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁 身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位）或 樁身截面變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生發(fā)射波，經(jīng)接收、放大濾

2、波和數(shù)據(jù) 處理，可識別來者不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速、判斷樁身完整性和 混凝土強(qiáng)度等級。當(dāng)樁嵌于土體中，將受到樁周土的阻尼影響，樁的動力特性滿足一維波動方 程，即6 2U/ 6 t2=c2 6 2U/ 6 x2式中： U 為樁身軸向移動c=（E/ p）l/22 、 基樁檢測21 測樁前的準(zhǔn)備工作（1）進(jìn)場測試前首先應(yīng)獲得第一手資料：該工程的成樁工藝、樁長、樁徑、 成樁日期、砼強(qiáng)度等。 （2） 進(jìn)入現(xiàn)場，觀察，敲擊樁頭，了解其實(shí)際施工質(zhì) 量，如是否樁頭潮濕、夾泥、樁頭疏松、含有泥漿等現(xiàn)象。 （3） 樁頭版頭條 須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清理干凈，應(yīng)保證樁頭平整、完好無破損、并用砂輪打磨出 3-

3、4 個直徑 8-10cm 的光面，作為激振點(diǎn)并利于安裝傳感器，出露的鋼筋應(yīng)倒向 兩側(cè)，且不應(yīng)有較大的晃動，對于大直徑樁，須多測幾個位臵，以得到真實(shí)完整 的樁身反射信號。 （4） 由于砼強(qiáng)度與其齡期有密切關(guān)系。不同齡期尤其早期 測試結(jié)果差異較大，這些差異表現(xiàn)在判別是離析性質(zhì)缺陷的程度上，有很大的關(guān) 系。砼強(qiáng)度達(dá)到一定值時，用力棒敲擊樁頭，產(chǎn)生的應(yīng)力波才能有效的沿樁身向 下傳播。依據(jù)規(guī)范要求，低應(yīng)變檢測應(yīng)在樁身達(dá)到齡期后進(jìn)行，尤其是長樁以及 地質(zhì)條件較差的樁，尤為必要。22 野外數(shù)據(jù)采集2 2 1 振源和傳感器的選擇及其對信號的影響 反射波法的應(yīng)用前提必須有一個振源，振源對測試效果的影響很大，不同

4、的錘擊 方式會產(chǎn)生相差很大的曲線。一般地說，小樁選擇小錘，大樁選擇大錘，較長的 樁宜用脈沖寬的擊振源，才容易獲得樁底反射信號。在檢測現(xiàn)場，針對不同情況，尤其是疑點(diǎn)較大的樁，應(yīng)選擇多中擊振方式， 或更換傳感器的位臵進(jìn)行對比，以便作出合理的結(jié)論。 222 傳感器安裝及 力棒的使用傳感器是接受樁身反射信號的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的好壞直接影響波形的采集 質(zhì)量，傳感器及電纜應(yīng)選用輕型的，以便于跟蹤響應(yīng)，必須保證傳感器與樁體緊 密接觸，同時，采用時避免用手按著傳感器，實(shí)踐證明，采用黃油安裝傳感器可 獲得較理想的樁身完整性實(shí)測曲線。使用力棒時，由于力棒較重，易造成二次沖 擊，導(dǎo)致信號失真。應(yīng)排除二次沖擊的干擾，

5、同時，力棒敲擊樁頂面不應(yīng)損壞樁 頂，防止信號畸變?，F(xiàn)場擊錘人員應(yīng)相對固定，盡可能進(jìn)行相應(yīng)訓(xùn)練，熟練掌握 敲擊的輕重、垂直度等。223 信號的選擇在檢測過程中，對前幾根樁的檢測至關(guān)重要，可以對整個樁身質(zhì)量有個總體 概念，建立初步印象，這樣能夠大大提高檢測速度。樁身質(zhì)量不理想的情況下， 可就地重復(fù)測試，用不同文件名存儲兩次以上，以便室內(nèi)對比分析。3 數(shù)據(jù)分析231 數(shù)據(jù)分析應(yīng)注意的問題（1） 果阻抗在樁身的中部或 1/3 處發(fā)生變化（如縮徑），那么樁尖信號可 能是第二次反射或多次反射，此時一定要結(jié)合工程資料、曲線特性及同一場地及 其它曲線對比，加強(qiáng)檢驗(yàn)，防止誤判。（2）基土層變化的影響，軟土（如淤

6、泥）或密實(shí)土層（如沙性土）可能使 樁身產(chǎn)生不規(guī)則的形狀，造成樁身反射曲線不規(guī)則及波速相對異常等。（3）身截面的變化和樁周土阻力的作用均產(chǎn)生反射波。實(shí)際上，擴(kuò)徑或截 面增大同具有使記錄信號變負(fù)的效果，截面的減少（缺損、離析、縮徑）在曲線 上產(chǎn)生一個正反射，樁側(cè)摩阻力使記錄信號變負(fù)，但沿樁身不同深度處樁周土波 阻抗不同，當(dāng)入射波由軟弱土層進(jìn)入堅(jiān)強(qiáng)土層時，可近視看作擴(kuò)徑現(xiàn)象，反之， 當(dāng)入射波由堅(jiān)硬土層進(jìn)入軟弱土層時，可近視看作縮徑現(xiàn)象。（4）于非通常配筋的樁而言，樁的配筋率、鋼筋籠分界面對反射信號的影 響也不可小視，在該分界面上，尤其是該部位為軟弱土層時，入射波經(jīng)過時,有 時會產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象。因此分析

7、樁完整性時，須結(jié)合場地地質(zhì)條件、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖、樁長、樁徑、樁 身砼強(qiáng)度、成樁記錄以及施工工藝等方面綜合考慮。232 砼強(qiáng)度與波速的關(guān)系波速與砼強(qiáng)度有良好的相關(guān)性，樁身強(qiáng)度高質(zhì)量好。其波速也高，反之，波 速也低，但這只是一種定性的關(guān)系。因?yàn)橛绊懖ㄋ俚囊蛩赜泻芏啵珥诺呐浜媳取?骨料種類及粒徑大小、養(yǎng)護(hù)條件、齡期、鋼筋含量等。有關(guān)文獻(xiàn)指出可依據(jù)下列 公式建立強(qiáng)度與波速的關(guān)系：fcu=4.18 x e0.49v式中：feu為樁身強(qiáng)度（MPa）, v為樁身彈性波速（Km/s）3、樁身質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ-2003 ）沒有明確樁的完整性 分類所應(yīng)采用的具體物理量或參數(shù)，也未

8、定義樁的完整性類別與標(biāo)準(zhǔn)，低應(yīng)變測 樁在評價樁的好壞時，主要依據(jù)實(shí)測曲線的形狀、振幅大小以及樁身波速的高低 來綜合判斷的。I類樁：波形規(guī)則衰減、樁身砼完整、無不良缺陷、波速正常、混凝土強(qiáng)度達(dá)到 設(shè)計(jì)要求。II類樁：波形小畸變、樁身砼基本完整，有小缺陷，波速基本正常，砼強(qiáng)度達(dá)到 設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。III類樁：波形有明顯的缺陷反射，樁身有較嚴(yán)重缺陷，波速較低或呈低頻曲線， 但不是斷樁等嚴(yán)重缺陷且砼強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 80%。IV類樁：波形有多次樁間缺陷反射，波速偏低，樁身有嚴(yán)重缺陷或斷裂等。其 中I類樁為優(yōu)質(zhì)樁，11類樁為合格樁，111類樁為需要經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算分析，采取處 理后可以使用的樁。IV類樁為

9、不合格樁。在樁的質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)方面，目前有許多 不統(tǒng)一之處，應(yīng)在實(shí)際工作中去完善，使檢測結(jié)論更明確、實(shí)用。4 、 適用范圍 本方法適用于檢測混凝土的樁身完整性，判定樁身缺陷程度及位臵。它的 有效樁長（長徑比L/D）是通過現(xiàn)場試驗(yàn)來確定，在現(xiàn)場檢測中，長徑比通常在 2030 之間，檢測的效果也比較理想。有些報(bào)道說他們有能力或曾經(jīng)測過長達(dá) 50 多米的大直徑樁，且樁底有明顯的反射，我認(rèn)為它可能會有以下幾種情況：其一， 確定偶然測到了，如果是真實(shí)的話，該樁強(qiáng)度一定很高，且均勻性較好，樁周土 阻力很小，顯然這種情況是個別現(xiàn)象；其二，原帶有尾部微小波動噪聲經(jīng)數(shù)十倍 或數(shù)百倍放大指數(shù)放大后的噪聲峰恰在樁底附近，而誤判為樁底反射信號；其三， 淺部缺陷多次反射恰在樁底反射波附近而誤判為樁底反射波。因此， 50 米以上 的樁用低應(yīng)變極難檢測，建議用聲波透射法檢測。5、 結(jié)束語利用反射波法檢測樁的完整性，可以及時全面的查出基樁的質(zhì)量隱患，為及