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关键词:桩基与地基;质量检测;检测方法
中图分类号:O213.1文献标识码:A 文章编号:
Abstract: with the development of society, with high building unceasingly increasing, the high strength work foundation treatment with unceasing increase, foundation and pile foundation as building foundation, in construction and plays an important role in the construction, if foundation and pile foundation appear quality problem, so the whole building quality will be much influence, severe cases possible collapse. So the economic loss caused by and consequence is that it is difficult to estimate the, so to ensure that the overall quality of project must be on the foundation of the pile foundation construction process and carefully examined strictly. This article from the foundation and pile foundation of the quality detection of present situation, through the analysis of the test methods proposed pile foundation and foundation quality testing should be paid attention to in the several problems.
Keywords: pile foundation and foundation; Quality detection; Detection method
桩基与地基工程作为工程结构的基础形式之一,是建筑物重要组成部分,作为一项地下的隐蔽工程,其施工技术相对来说比较复杂,工艺流程要求更为严格,它作为建筑物的基础,对建筑物的工程质量及安全性能起着至关重要的作用,一旦地基不稳势必影响整个建筑物的性能,同时桩基与地基质量检测作为土木工程质量控制的必要有效手段贯穿工程的各个环节,对地基与桩基的检测是鉴定建筑物建筑结构可靠性的重要环节和指标之一,稍有不慎就会影响上层建筑,因此其质量检测也是建筑工程控制的重要手段。
从目前情况来看,我国桩基与地基施工队伍庞乱复杂,各个施工队的技术水平参差不齐,施工机具也不尽相同,施工工艺也是良莠不齐。地基与桩基施工质量得不到保证,偷工减料伴随着浪费现象严重出现,桩基设计不合理或者未按照设计的图纸进行施工使得桩基的承载力无法达到要求而造成严重的经济损失。同时监理检测人员工作不到位,检测不精确,有的人员甚至靠经验来出具报告使得检测报告毫无权威性可言。尽管近些年我国也相继了关于桩基与地基检测的相关标准和规范,相关人员的技术水平和业务素质也有一定的提高,检测方法也在不断的发展成熟,但我们还是应该重视现状及存在的问题,从方法出发使桩基与地基检测不断发展完善。
二、桩基与地基的主要检测方法及适用
目前地基根据土质的不同有平板荷载试验,螺旋板荷载试验,标准灌入式试验,静力触探,动力触探等多种方法我们应根据不同的土质选择不同的方法或相互结合。桩基检测的主要方法有静载实验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。
1、静载试验法
作为我国目前公认的最直接、可靠检测桩基承载力的的试验方法。但由于施工机具的局限,工艺流程的限制等问题也存在一定的误差,同时检测人员对基准桩的忽视导致出现基准桩深度不够,桩基在试验过程中出现位置偏差的现象。因此如何改进这种试验方法,提高其精度和可靠性使我们将要研究的重要话题。
2、钻芯法
此方法被广泛应用于检测水泥灌注桩等方面,是一种比较科学、直观、实用的方法,通过一次检测可以得到整个桩基的整体情况,有较强的使用性,但我们应该注意的是,钻芯法对机器设备以及技术的依赖性比较大,不同的机器设备得到的结果可能是完全不同的。因此我们应该严格按照规定的设备取样检测,避免造成大的误差。
3、反射波法
反射波法有称之为低应变法,因其快速、轻便,同时更为经济而受到大家的认同,成为检测桩基的重要手段,但实践证明,反射波法因为其自身的局限性并不能提供完整的缺陷程度的判定,同时由于反射波法应用原理的基础使得检测存在盲区,同时无法准确的确定桩基长度的误差。
4、声波透射法
在反射波法的基础上更够更加全面的细致的对桩基进行全方位的检查,但由于透射环境的不同,对检测结果会造成影响。较大的桩一般可以选用这种方法进行检测。
5、高应变法
作为反射波法的补充检测方式,查明具有缺陷的桩基是否能影响其承载力,从而判定其承载力是否合乎其设计要求及质量要求。
6、低应变动测法
低应变动测法的关键是用来分析桩身的完整性,这种方法通过敲打传感器接收信号来分析桩基的动态状况,这种方法不但方便而且速度较快,主要是要获取好的波形信号。因此保持波形的完整,不变形。
三、桩基与地基检测中的注意问题
首先,检测前准备工作,无论是何种方法的检测,检测前准备工作的充分与否直接影响着检测结果。同时由于各种测试方法都具有一定的局限性,因此测试人员要根据测试的具体目的结合现场条件选择最适合的测试方法。
第二,传感设备的选择和测试点的位置要进行认真严密的选择。测试的位置应具有代表性,测试的点数要严格按照规定的进行,尽可能多选点数。同时测试的设备要尽量精密,准确。
第三,要充分理解测试方法原理,避免以点概面。桩基检测方法的选择应根据检测的目的,内容,和要求,结合各自的检测原理以及各种方法使用的具体范围,同时考虑到检测标的物周围的环境,检测用设备,土质条件,分析检测的经济实用性,选择最佳的检测方法。
第四,在测试过程中多次进行测试时所选用的设备仪器要保持一致,按照同一标准进行评析。
第五,正确对桩基质量进行评价,要进行认真的分析比较,不能简单的用某一个测试方法的理论为依据,要进行综合评价从而得到最准确的结论。
第六,当出现“缺陷”桩基,要进行再次测试时,不能只是对有“缺陷”的桩基点数进行复测,还应该扩大测试的点数,对其它点数进行抽查。
第七,在选择检测人员时,要选择专业技术较高的检测人员,没有经过专业培训的检测人员在锤击桩基时由于施力不均匀会造成波形大幅度变化,会给检测结果带来影响。
第八,还要注意检测过程中时间的控制等因素。
桩基与地基检测是一项复杂的过程,包括了太多的因素,我们只有在不断实践中进行完善。
四、结语
总之,伴随着工业,民营事业的快速发展,桩基工程数量越来越多,质量要求也越来越高,桩基工程检测也成为一项重要的课题。由于桩基与地基工程的自身特点使得其检测难度大为增加,而桩基检测的目的是为了建筑设计提供依据,为地面施工做指导,同时为以后的桩基试验提供依据,因此在桩基检测中我们要利用不同测试方法的优缺点综合利用,对桩基进行全面评价
参考文献:
关键词:基桩 检测 承载力
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2011)007-024-01
1 引言
该建筑场地位于新乡市平原路与新中大道交叉口东北角;该场地采用预应力管桩基础,场地地貌单元属黄河冲积平原,勘探深度范围内地层为第四纪沉积层。设计桩端持力层为第5层粉砂。总桩数423根,管桩桩径400m,壁厚95mm;要求单桩承载力特征值1000 kN。本次研究目的包括采用单桩竖向静载荷试验确定单桩竖向承载力及采用低应变试验确定桩身完整性。
2 检测方法
2.1 单桩竖向静载荷试验
根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003),《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),单桩承载力检验采用单桩竖向静载荷试验,JCQ-503A型静力载荷测试仪,力和位移传感器均在有效标定期内。其主要性能指标如下:荷载量测量范围:0-3000kN:测量精度:1%;测量分辨率:0.1mm;QF320T千斤顶:反力系统为堆载。
(1)加荷方式:慢速维持荷载法。(2)荷载分级:分为10级,等量分级,最大荷载取单桩承载力特征值的二倍,每级荷载分为200kN,首级加荷为400kN。3、读数间隔时间及试验稳定标准:每加一级荷载后按第5、15、30、45、60min,测读桩顶沉降量,以后每隔30 min测读1次。当一小时内沉降增量小于0.1mm,1.5h内连续出现3次,即可加下一级荷载。(3)卸荷:卸载级数为加载级数的一半,等量进行,每级荷载维持1h,按15、30、60min测读桩顶沉降量后,即可卸下一级荷载。全部卸载后,隔3-4h再测读一次。(4)终止试验条件:
①某级荷载作用下,桩顶的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍:②某级荷载作用下,桩顶的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的两倍,且经24小未达到相对稳定标准;③已达设计要求的最大加载量。④当荷载-沉降曲线呈缓变型时,可加载至桩顶总沉降量60-80mm;在特殊情况下,可根据具体要求加载至桩顶总沉降量超过80mm。
2.2 低应变动力检测
检测方法为低应变动测反射波法,原理是建立在波动理论、声波理论检测技术、土体动力学,最优理论和计算机技术之上,通过对由力锤激振而采的信号进行数据处理,对桩检质量进行无损检测。
低应变动测是由撞击工具(手锤),高灵敏度的加速度计,RSM动测仪组成的,这种测试工作是通过一种胶结材料把加速度传感器与桩顶耦合起来,用手锤在桩顶作若干次敲击,以产生“低应变”压缩波,来自初动脉冲的压缩波下行到达缺陷位置或桩底时,由于波阻抗(介质密度或截面的变化)的变化,将会产生一个在桩顶可以检测到向上运动的拉力波,由采集仪器记录下来,通过对波形的判译解释,即可了解整个桩身完整性情况。
3 试验情况及资料分析
3.1 静载荷试验
按照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)第4.1条规定,单桩竖向载荷试验最大加压荷载为2000kN,不小于设计单桩竖向承载力特征值的两倍,经检测各试验点在试验过程前期稳定较快,中后期稳定较慢,沉降量较大,D1点加荷至2000kN时桩顶总沉降量超过60mm终止试验,D2点至D5无异常现象发生。根据各试验点在各级荷载作用下的沉降量、累计沉降量、稳定时间等参数的测试结果绘制成Q-S、S-lgt、S-lgQ曲线。根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003),经分析计算各试验点单桩竖向极限承载力结果如下:DI单桩静载荷试验承载力极限值=1857 kN;D2单桩静载荷试验承载力极限值=2000 kN;D3单桩静载荷试验承载力极限值=2000 kN;D4单桩静载荷试验承载力极限值=2000 kN;D5单桩静载荷试验承载力极限值=2000 KN。DI-D5五组单桩静载荷试验承载力极限值的极差小于30%,故该场地单桩静载荷试验承载力极限值取平均值等于1971.4 kN。特征值取985.7 kN。
3.2 低应变动力检测
桩身完整性分类,共分为四类,标准如下:I类桩:桩身完整;II类桩:桩身有轻微缺陷,不会影响桩身结构承载力的正常发挥;III类桩:桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响:Ⅳ类桩:桩身有严重缺陷桩。
该场地共完成低应变检测桩423根,其中I类桩380根,占本次抽检总数的89.9;II类桩37根,占本次抽检总数的8.7%;III类桩6根,占本次抽检总数的1.4%;无Ⅳ类桩。
4 结论及建议
由单桩载荷试验结果可知,该场地单桩竖向抗压承载力特征值取985.7 kN。该场地共完成低应变检测桩423根,其中I类桩380根,占本次抽检总数的89.9;II类桩37根,占本次抽检总数的8.7%:III类桩6根,占本次抽检总数的1.4%;无Ⅳ类桩。验槽时应仔细查明桩位、桩数,对桩头破碎浅部有裂纹的桩,要求截去破碎、浅部裂纹段并进行接桩至设计标高。
参考文献:
低应变反射波以其不可替代的优势成为桩基检测中最常用的方法,但也有先天不足,本文介绍了其特点,检测原理及在工程中的应用,并对一些问题进行了探讨。
关键词:桩基,低应变反射波,桩基完整性,检测
中图分类号: TU473.1 文献标识码: A 文章编号:
以动测方法发展起来的桩身完整性检测技术是依赖于桩身及其缺陷对入射波的反应而进行间接判断的一种方法,其中低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一。在本文中将对低应变反射波法测桩的原理、特点结合工程中的应用进行详细介绍,并就低应变反射波在使用上的限制及影响因素进行简单介绍。
1、低应变反射波法测桩的特点
低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一,有其不可替代的优势,但也存在众多不足带来的误判、漏判等,给工程建设造成不利影响:
(1)反射波法的优点
仪器设备轻便,操作简单,成本低廉;检测覆盖面大,可对桩基工程进行普查;可检测桩身完整性和桩身存在的缺陷及住置,估计桩身混凝土强度、核对桩长等。
(2)反射波法的局限性
①检测桩长的限制,对于软土地区的超长桩,长径比很大,桩身阻抗与持力层阻抗匹配好,常测不到桩底反射信号。
②桩身截面阻抗渐变等时,容易造成误判。
③当桩身有两个以上缺陷时,较难判别。
④在桩身阻变小的情况下,较难判断缺陷的性质。
⑤嵌岩桩的桩底反射信号多变,容易造成误判。
2、原理
低应变反射波法是在时间域上研究分析桩的振动曲线,通常是通过对桩的瞬态激振后研究桩顶速度随时间的变化曲线,从而判断桩的质量。一般是根据反射波与入射波相位的关系,判别某一波阻抗界面的性质,这是低应变反射波法判别桩底情况及桩身缺陷的理论依据。
3、桩身混凝土强度判断应注意以下几个方面
在针对具体的测试信号进行分析时还要结合桩周土的情况及影响因素进行判断。嵌岩桩的时域曲线中桩底反射信号变化复杂,一般情况下,桩底反射信号与激励信号极性相反;但桩底混凝土与岩体阻抗相近,则桩底反射信号不明显,甚至没有;如桩底有沉渣,则有明显的同相反射信号。因此,要对照受检桩的桩型、地层条件、成桩工艺、施工情况等进行综合分析,不宜单凭测试信号定论。
4、在桥梁桩基检测中的应用
(1)工程概况
该新建桥梁基础采用钻孔灌注圆桩,测桩布置图见图1。基桩混凝土设计强度等级为C25,设计桩长18m,施工桩长16~18m,桩径1300 mm。工程桩总数为14根,检测根数12。设计持力层为中等风化片麻岩。
图1测桩平面布置示意图
(3)检测方案
每根桩在桩顶至少布置4个测点,根据相关检测规范布置测试点。
(4)仪器设备
检测所使用的仪器是专用桩基检测仪,使用的传感器是高灵敏度加速度传感器。用安装在桩顶的传感器接收由力棒激振而在桩底及桩间反射的应力波信息,运用多通道数字滤波、指数放大、数字频谱分析等高新技术,可提高测试信噪比,保证测试结果的可靠性。
(5)检测数据与处理结果
表4桩身混凝土结构完整性检测结果表
图2典型低应变桩基完整性检测分析图
(6)检测结论
本次试验共检测12根工程桩,其中Ⅰ类桩9根,占所测桩数的75%;Ⅱ类桩3根,占所测桩数的25%。据可见桩底反射统计,实测波速平均值3539.1m/s、标准差81.0 m/s、离散系数2.3%,其中最小波速3502m/s系5#-1号桩,最大波速3788 m/s、系4#-1号桩。
5、测试影响因素的探讨
①锤激振源对基桩检测信号的影响
a.锤激能量。其大小取决于锤的质量和下落速度。对大直径长桩,应选择质量大的锤或力棒,以产生主频率低、能量大的激励信号,获得较清晰的桩底反射信号,但这时桩身的微小缺陷会被掩盖。
b.锤头材料。锤头材料硬,产生的高频脉冲波有利于提高桩身缺陷的分辨率,但高频信号衰减快,不容易探测桩身深部缺陷;锤头材料软,产生的低频脉冲波,衰减慢,有利于获得桩底反射信号,但降低了桩身缺陷的分辨率。
c.脉冲宽度。小钢锤的脉冲宽度约为0.6ms,尼龙锤约为2.0ms,橡皮锤约为4.8ms。激振脉冲宽度大,有利于探测桩身的深部缺陷,但波长大于缺陷尺寸时,由于波的绕射作用,桩身内的小缺陷不容易识别,从而降低了分辨率;激振力脉冲宽度小,应力波频率高,波长短,有利于对桩身小缺陷的分辨率,但在桩浅部不能满足一维弹性杆件的平截面假定条件,会出现接收信号波形畸变。
②桩头处理。传感器的安装点和敲击点要求是坚硬、新鲜的混凝土,如果敲击点落在桩顶没凿干净的浮浆上,能量在小范围内迅速耗散而影响应力波向下传播,并使杂波幅值大,殃及整个时域,掩盖了桩下部的信息。
③传感器。传感器的选择也很重要,所用传感器应与所测桩响应相匹配,应选择灵敏度高、频率范围宽、线性动态范围大的耐冲击的加速度传感器。
传感器与桩接触面耦合越好,检测结果越真实。实践表明,以桩顶圆心为敲击点时,传感器应安装于距中心2/ 3半径处,检测信噪比较大。
6、结束语
低应变反射波法同其它的基桩检测方法相比,具有简便、快速有效的优点。在现场测试时,必须采用合适硬度的激振锤与加速度传感器,设置恰当的参数,保证采集信号的真实性。在对检测曲线判断时,应该综合地质条件、施工工艺、应力波传播机理、桩侧土和桩尖土的力学指标等各种因素分析判断,才能比较准确地分析判断桩身质量。
由于存在着复杂的桩-土系统、理论假设与实际不相符等问题,低应变反射波法也有其局限性。认清这些问题有助于提高检测结果的可信度。
【参考文献】
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和工程安全的角度考虑,如何快速、准确地检测桩基质量成为桩基行业内所关心的重要问题,工程实际需要推动了桩基检测技术的快速发展。低应变反射波法是在这种工程需要和技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法,具有操作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点,是目前桩基质量检测规范首推的桩身完整性检测方法,在桩基检测当中得到了广泛的应用。
2 基本原理
低应变反射波法是假设桩为等截面的一维线弹性杆,顶端受激振力或其他振动形式的冲击后,冲击能量都以应力波的形式沿桩身传递,传递过程是以一维波动方程为数学模型。且杆件截面变形仍然保持平面,杆件变形与受力成正比,由振动理论基础得知,桩体纵向振动的微分方程为:
其中,u为桩身在z方向上的位移;C为应力波沿桩身的传播速度, , E 为材料弹性模量,ρ为介质密度。
其桩身波阻抗,纵波波速及缺陷位置的计算表达式分别为:
Z =ρCS (2)
C = 2 L / t (3)
L′= Ct′/ 2 (4)
其中,Z 为桩身波阻抗;S 为桩身横截面面积;L 为桩长;t 为桩底反射波双程旅行时间;L′为桩身缺陷位置;t′为缺陷处反射波双程旅行时间。
值得注意的是,波速由实测值决定,通常实测的波速是桩的平均波速,缺陷位置的波速一般大于平均波速,因此,确定缺陷位置时要适当考虑这一因素的影响。设桩在某截面处其阻抗发生变化,变化前后的阻抗分别为Z1 和Z2 ,可得:
其中,ur 为入射波位移;uα为反射波位移;α=Z2/Z1 。
由式(5)可知,在t=2L/C 时间内,当桩身阻抗由大变小时,α<1,入射波与反射波同相;当桩身阻抗由小变大时,α>1,入射波与反射波反相;当桩身阻抗无变化时,α=1,反射波为零,即不存在反射现象。实测中,须根据实测桩身阻抗波形曲线变化情况,再结合式(2)判断桩身的缺陷性质。
3 数据采集
准确性和可靠性与准备工作的好坏直接相关。在低应变反射波法的数据采集过程中,应该注意以下几点: 1) 在测试前,应把桩头钢筋切割开,认真清理桩头浮浆及破碎部分,直到露出坚硬混凝土界面,使桩头密实,并尽量平整,至少应在成桩后8d~15d 方可检测。2) 对于实心桩,传感器安装点与锤击点的距离不宜少于桩径的1/4;当锤击点在桩顶中心时,传感器安装点与桩顶中心的距离为桩半径的2/3。对于空心桩,锤击点和传感器安装点宜在桩壁厚的1/2处,传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角宜为90°。对发现信号异常或有明显缺陷的桩,应增加安装点和锤击点,以便取得可靠信号和消除干扰信号。传感器应与桩头结合牢靠。3) 一般来讲,激振能量与脉宽取决于激振工具的重量、外形尺寸、锤头材料及打击力度。作用时间越短促,其力脉冲时间越窄,所含的高频成分越丰富;反之作用时间越长,其能量将主要集中在低频范围。铁锤敲击桩顶激发的脉冲窄而尖,其激发频率相对较高,对于检测短桩及发现浅部缺陷有好处;尼龙锤或橡皮锤或木锤激发的脉冲宽而低,激发频率相对较低,对于发现深部缺陷及长桩桩底反射有好处。所以,在检测过程中应根据不同的目的选用不同材质、不同重量的锤击振。4) 采样时间间隔过大,轻微缺陷会被掩盖,桩底反射不明显;采样时间间隔过小,对缺陷的性质、量度不易识别,一般采样时间间隔宜为20~100μs。
4 数据处理
1) 滤波技术:目前在桩基检测数据处理中滤波技术应用最多,尤其是低通滤波。一般对于短桩、小直径桩采用的低通滤波值较高;而对于长桩、大直径桩采用的低通滤波值较低,这样可使桩身的响应曲线更为明显。
2) 曲线放大:目前在桩基检测放大技术中有 线性放大和指数放大两种手段。线性放大可使细小的缺陷明显,而指数放大则可使各反射面相对明显,各有千秋。线性放大对于缺陷定量化有好处,而指数放大有时会使曲线畸变。通常采用线性放大使不明显的反射线性增大,了解缺陷程度,应用指数放大来定性分析不明显的界面反射。 3) 缺陷处信号重复反射问题的识别:如果缺陷存在的部
位位于一半桩长以内,则会产生二次反射叠加于曲线上,对这个问题应当认真区分,否则会产生误判。一般来说,缺陷处重复反射的信号具有等时距的特点。如果存在反射界面等时距的现象,则就有重复反射的可能。
5 低应变测试应注意的事项
低应变反射波法进行桩基检测,首要问题是在测试过程中,获得真实的实测波形,因此,在实际过程中,检测人员应该注意以下几点:
5.1 收集足够的资料
“动测是一门诊断学”,首先对测试工地的有关资料进行全面收集和了解,包括工地的地质资料,查阅岩土的土工和力学指标;弄清土层的分布和走向,详细阅读地质报告,特别要了解在桩长度范围内各个地层的含水量、孔隙比、压缩模量、容量、内摩擦角、地基承载力及侧壁摩阻和端阻的建议值。
其次应查阅本工程的施工材料,详细了解桩的施工顺序,核准桩机型号、锤重、落距和贯入度。
第三了解混凝土的配合比,钢材的规格,钢筋笼的长度,水泥、骨料规格以及试块的抗压强度。
第四查阅打桩记录,特别应了解工地内打桩过程中曾出现过的故障和处理过程,并参阅试桩的充盈系数、塌落度和龄期等。
第五收集工地在施工过程中进行井径和沉渣测试的资料,以便分析桩的扩径和缩径与地层和施工的关系。
5.2 做好桩头处理工作
桩头未处理好的情况下,将使桩头混凝土振松、振裂,产生信号振荡,容易产生断桩的误判,因次在检测之前,应凿去浮浆和松散部分,暴露出新鲜、坚硬的混凝土,做好基本的桩头处理工作,避免日后不必要发生的问题。
6 结语
这种低应变反射波法是一门相对而言比较成熟的桩基检测方法,目前桩基检测中得到了广泛的应用,它具有操作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点,
但是造成桩基缺陷的原因还是不可避免的,这也是由于施工条件和施工工艺等多方面的影响。就目前而言,低应变反射波法尚有一些技术问题存在,值得进一步探讨研究。
a.无法准确定性缺陷。单就测试曲线而言,所测得的桩顶反射波幅度受各种因素影响,缩颈、裂隙、离析的表现形式有可能完全相同,造成缺陷的具体性质无法正确判定,进一步确定缺陷的性质需要检测经验及其他补充资料。
b.参数的误差。已有的动测方法中,除了现场试验确定的参数外,还有一些需靠经验或已有动力与静力对比试验资料确定的参数,这些参数本身与实际均有一定出入。
参考文献:
[1] 文海霞,郑国勇.低应变反射波法桩基检测的试验研究[J].路基工程,2009 (2):137-138.
关键词:反射波法;浅部缺陷;桩身裂缝;信号分析
桩基础作为隐蔽工程,一直以来都是工程质量控制和监督的主要关注点之一。目前评价基桩整体质量最有效的办法就是基桩低应变反射波法。
低应变反射波法的的理论是建立在假设桩体是一维线性弹性杆件的前提之上。满足这个假设,要求受检桩的长径比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比宜大于5,设计桩身截面宜基本规则【1】。桩身浅部缺陷一般指检测时桩顶面一下0-2m内的缺陷,缺陷明显时,检测信号往往得不到缺陷以下的桩身信息反馈。此时我们的研究对象其实局限于一个长径比小于5的圆柱体中,得到的信号是三维波动和振动相结合的产物。
1 浅部缺陷出现的概率较高
通过对宁波市镇海区近年的统计数据,浅部缺陷的发生概率如下表,对于我国东部沿海软土地区也有一定的借鉴意义。
2 实例分析及结论
浅部缺陷常见的一般有桩顶疏松,混凝土强度不足,局部混凝土离析,裂缝,断裂,夹泥等。对于相关的典型曲线,大家已经有了许多经验积累,专家们也给出了比较全面的图集。【2】
例1,桩径Φ426mm沉管灌注桩,有效桩长34.0m,混凝土设计强度C25。
打孔安装速度计铁锤激发 低通滤波后
减小采样间隔进行了复测,决定开挖。
减小采用间隔后 开挖后复测
实际处理结果,开挖至原桩顶下0.4m和1.1m发现细裂缝,挖掉1.1m裂缝以上部分后复测。经高应变验证,为检测时桩顶下4.8m左右明显离析,且承载力不能满足设计要求。通过此例得到以下结论:
(1)浅部裂缝能够完全掩盖较深部的重大缺陷。
(2)浅部裂缝用较大的采样间隔得到的信号会难以判断缺陷程度。
(3)出现低频振荡时,在排除大桩头,垫层桩头粘结等干扰因素后,应慎重考虑。
例2,某化工管廊采用φ500(65)预制薄壁管桩基础,场地原为海涂,淤泥层较厚。由于附近不当堆土,造成土体侧移,打桩十天后已发现桩开始倾斜,桩长18.5-20.0m。采用加速度计和小尼龙锤,高粘性黄油。部分桩信号和现场目测结果较一致,但部分明显倾斜桩缺陷幅值较低,如下图:
5天后,我们再去现场查看时,该场地又发生了明显位移,原来桩身倾斜的更为严重,断裂脱离已肉眼可见。最终该区域所有桩都报废了。由此可见:
1)低应变的现场调查和检测信号同样重要。
2)光依靠检测信号中反射波的波幅强弱判断缺陷程度不一定可靠,因为较软的土或者某些结构能吸收一部分应力波的能量。
3 结 语
低应变反射波法是理论和实践结合非常紧密的检测技术,希望能通过抛砖引玉,与各位进行交流和学习,提高检测水平,服务工程建设质量。
参考文献
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