桩基检测技术论文

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桩基检测技术论文范文第1篇

关键词： 机电设施安装问题改进对策

机电设备安装工程是建筑工程中不可或缺的重要组成部分，它是一个大的概念，涉及到的学科和专业较多，包括工业、民用、公用工程中的各类设备、给排水、电气、采暖、通风 消防、通信及自动化控制系统的安装。虽有它的固有特征，但其通用性也很强。

1 工程概况

本工程综合办公大楼，总建筑面积为13万m2，地上建筑为35层，地下2层为人防物资库，地下1层为书库，其它作为办公用房。

本项目机电安装工程主要有：电气工程、给排水工程、 通风空调工程。电气工程主要包括：变配电，由本地区经东边室外引来两路10KV电源在入地下二层变配电室，负责本工程全部负荷。高压系统采用二段母线分段进行互为备用、手动联络的运行方式，高压开关柜断路器采用直流操作，继电保护采用过负荷和短路保护，采用定时限的保护方式。低压系统设四台2500KVA干式变压器，采用单母线分段运行方式。照明，大厦各层均有照明配电箱，且均为非标，照明按系统划分为正常照明和非正常照明分别由独立的配电箱控制，事故照明采用双电原叉头。插座支路由照明配电箱分支路供电，采用单相三线制，并设漏电开关保护，要求安装高度低于2.4米的灯具增加一根PE保护接地线。大厦所有与消防有关的电缆均采用NH-YJV耐火电缆,其它由低压柜引出的电缆均采用ZR-YJV阻燃电缆。防雷接地系统，大厦为一类防雷建筑，在最高尖端处设置一套法国依丽达防雷装置。本工程保护接地与防雷接地共用接地极，接地电阻不大于l欧姆。

2 机电设备安装中常见技术问题分析

2.1 装配不紧密的问题

机电设备安装很重要的工作之一就是装配，而装配的基础工作大多是通过螺栓和螺母的联接来实现。而这种联接需要把握其度，如果联接过于紧密，缺乏必要的缓冲，久而久之容易产生疲劳现象，使得装配工作前功尽弃，甚至会引发安全事故；如果联接过松，会导致设备在运行过程中的振动，甚至会因频率相同而发生系统共振，轻则会产生极大的噪音，重则会导致结合部断裂，引发生产事故。

2.2 产生噪声振动的问题

近年来，各级对环保的要求越来越严格，特别是随着人们环保意识的不断提升，人们对环保的要求越来越高，对噪声的重视程度越来越高。由于各类机电设备涉及的品种多、样式多、层次多种多样，而且多数是以“动”为主要特征的，这就极容易产生振动，产生噪声噪音污染，严重的会影响到人民群众的生产、生活,造成极为恶劣的影响。噪声与振动的主要发源地还应当是设备机房，因为在设备机房中集中安装有各类机电设备，比如：安装有冷冻机组、加压水泵、空调循环水泵、空气处理机组、各类风机、冷却塔、变压器、暖通和给排水等动力机电设备。这些设备运行时都需要很大的动力，同时，这些设备在运行中会因为旋转的惯性力和偏心不平衡产生的扰力，而引起设备部件产生强迫性振动，并通过设备底座、管道、线路等与建筑物的连接部分产生振动和噪声，并以固体声和空气声波的形式向周围空间辐射噪声进行传播，从而影响人们的生产生活。

2.3电气方面问题

机电设备电气特征十分明显，安装时必须要认真研究设备电气要求，否则，如果没有充分考虑电气要求，而盲目进行安装，可能会因为安装过程不科学，不符合标准要求，可能会使机电设备在运行过程中发生故障。

（1）开关接触问题；像隔离开关动、静触头的接触压力与接触面积不够或操作不当，可能导致接触面的电热氧化，使接触电阻增大，灼伤、烧蚀触头，造成事故。

（2）断路器装配问题。有的断路器弧触指及触头装配不正确，插入行程、接触压力、同期性、分合闸速度达不到要求，将使触头过热、熄弧时间延长，导致绝缘介质分解，压力骤增，引发断路器爆炸事故。

（3）电流互感器的安装问题。电流互感器应装在开关柜底板上面，应有可靠的支架固定。但有些施工单位将零序电流互感器安装在开关柜底板下面的支架上，更有甚者将零序电流互感器捆绑在电缆上，这违背了开关柜全封闭原则，既不安全，也不防尘，更不防小动物，留下很多隐患。电缆终端头穿过外附零序电流互感器后，电缆金属屏蔽接地线与外附零序电流互感器的相对位置不正确。在检查中发现有些电缆接地线该穿零序电流互感器时未穿，一些不该穿零序电流互感器的反倒穿了，造成事故过电压保护器不能正确动作。

（4）变压器方面问题。变压器短路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响，遭受损坏的情况较为严重。据有关资料统计，近年来，一些地区110kV及以上电压等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致损坏的事故，约占全部事故的50％以上，与前几年统计相比呈大幅度上升的趋势。这类故障的案例很多，特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失。

3 改善机电设备安装技术的措施

3.1 施工与安装方面的措施

（1）在施工方面。机电设施安装是一项系统工程，需要各个方面的通力合作与配合,减少安装问题的一个重要方面就是要科学组织施工，严把施工关和材料进场关,组织设计和设备、设施选择是经有关科技人员共同研究商定的，通过技术计算和验算,既有其使用价值，又可保证良好的经济效益，不要随便更改选用设备，否则会影响基础工作的进展。每一项机电设备安装工作顺序都有其科学性。要科学制定安装工作流程，合理安排每一个环节，周密进行论证分析，严格按照标准要求组织施工，使每一种设备都能够按照严格的技术标准和要求进行安装，进一步提高安装效率，增强安全性，提高运行质量。

（2）在安装方面。对大型安装工程，由于设备多，安装环节多，因此对每一项安装都必须有总体布置，做到统一安排,施工队中必须有一个统一指挥的机电队长对各项工作进行协调处理，集思广益，多征求职工的工作意见。作为管理人员对各项安装要科学进行设计，提前做好相关准备工作，合理调配人员和设备，提高安装效率。安装过程要区分主次，一个工程具备开工条件，首先得有电源，其次要有动力源，有提升装备，要想达到短期开工之目的，安装工作必须有主有次，分轻重缓急。只有对安装变电所、压风机，井架、提升绞车工作有一个合理的安排，有计划有目的地进行安装工作，才能达到事半功倍之效果。每种设备的安装，都有一定的作业方式和工作顺序，不能急于求成，工序颠倒。

3.2 检修保养方面的措施

启动设备正常工作和电动机启动设备技术状态的好坏，对电动机的正常启动起着决定性的作用。实践证明，绝大多数烧毁的电动机，其原因大都是启动设备工作不正常造成的。如启动设备出现缺相启动，接触器触头拉弧、打火等。而启动设备的维护主要是清洁、紧固。 如接触器触点不清洁会使接触电阻增大，引起发热烧毁触点，造成缺相而烧毁电动机；接触器吸合线圈的铁芯锈蚀和尘积，会使线圈吸合不严，并发生强烈噪声，增大线圈电流，烧毁线圈而引发故障。因此，电气控制柜应设在干燥、通风和便于操作的位置，并定期除尘。经常检查接触器触点、线圈铁芯、各接线螺丝等是否可靠，机械部位动作是否灵活，使其保持良好的技术状态。

3.3通电调试方面的措施

通电调试是机电安装工程实体安装完毕后，应当认真组织好的一个关键环节之一，必须清洁场地经过仔细的检查和准备后进入机电设备调试阶段。要按照先单台后系统、先手动后自动、先近处后远方、先空载后负载、先点动后联动的原则，对安装完毕的机电设备做好通电调试。时刻紧绷安全弦，确保人员人身安全和设备运行的绝对安全，坚决杜绝安全事故的发生。所有配电屏、柜和设备的送电必须严格按规程操作。通过严格的的通电调试,检验机电设备安装的质量和水平，发现问题及时进行纠正和整改，提高安装效率。

4 结束语

综上所述，通过对本工程的机电设备进行分析，然后介绍了其施工及安装经常出现的技术问题，加强了安装过程的质量控制措施，提高施工员的自身的要求，避免在机电安装细节中出现漏洞，从而造成经济的损失及人员的施工安全，尽量做到全面考虑问题，采取有效的安装方法，创造出高质量、高品质、高效率的优质工程来。

桩基检测技术论文范文第2篇

关键词：桩基工程，桩基检测，应用

中图分类号：TU473.1文献标识码： A

引言：随着科学技术的发展，我国建筑业也迅猛发展。发展速度加快的同时，建筑工程的质量也受到了越来越多的关注，桩基是建筑中的基本形式，使用范围很广泛。其目的是为了增强地基的承载力。桩基工程的质量能直接关系建筑结构的安全。所以，在桩基施工时，一定要重视桩基的检测工作，因此熟悉各类桩基的验收和质量检测合理应用桩基质量检测方法，以保证桩基工程的质量，这样才能让桩基技术发挥出它最重要的作用。

1、桩基工程检测的重要性

桩基在建筑工程中有着至关重要的作用，作为建筑物基础的桩基工程可以完美的将结构上部荷载逐级传递到较深地层中。桩基一旦基础失稳，势必造成整体建筑物破坏。因此，桩基的设计、施工和检测是桩基安全与稳定的先决条件，同时也是确保桩基础安全与可靠必不可少的三个环节。正是因为桩基是隐蔽工程，其检测和事故后的处理均较困难，因此，在桩基设计前和施工后都需要进行必要的试验和检测，以保证桩基工程的质量。

虽然我国桩基工程较为客观，但其中仍存在着各种问题，急需解决。桩基的施工质量不佳是较为普遍的问题，甚至有偷工减料的现象，如果不及时查出并采取补救措施，将会对整个工程造成无法估量的损失。但是，从另一方面看，我国的桩基工程中，也确实存在着严重的浪费现象，最主要的原因是没有充分发挥桩的承载力，设计没有按照规定的程序，根据试验资料提供的桩承载力进行设计，而是按自己保守的估算来设计桩数和桩长等，从而造成了桩基工程的极大浪费。

可见，为了保证建筑物的质量，我们必须保证桩基工程质量，而对桩基工程进行检测是保证其质量的基础，所以我们必须及时进行桩基的检验和测试。

2、低应变动测法

低应变动测法在桥梁桩基检测中应用尤为广泛，其工作原理是：使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应,反演分析实测速度信号、频率信号,从而获得桩的完整性结论。低应变动测法检测工作较简单、方便,而且检测速度较快(一天可测过百根桩),但如何获取好的波形、如何能较好地分析桩身的完整性,这是检测工作的关键,下面就各要点进行讨论。

2.1适用范围

低应变动测法在实际工作中也有一定的局限性和适用范围，在方法选择及实际操作中切不可忽视，该方法是采用一维应力波理论来分析桩土体系的动态响应,其主要假设为:桩的长度远大于直径。用手锤敲击桩顶产生的应力波,其波长一般在1 m至几m之间,理论分析表明,一维弹性杆中波长应大于10倍杆径,这样一维波动方程的解才是精确的。而在锤击大直径桩顶产生压缩波后,会产生两种特殊的现象:一是沿桩体传播的弥散现象;二是横向惯性现象。因此,时域曲线不但有纵波存在,还有横波存在,而大直径桩中波速是频率的复杂函数,限制着可测桩的直径。在实测中,桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大,表现在以下方面:

1）导致应力波迅速衰减;

2）影响缺陷反射波幅值;

3）产生土阻力波。

以上原因在一定程度上为桩基检测带来负面影响，主要是限制了可测桩的长度,根据实测经验,可测桩长限制在5至50 m,桩基直径在1.8 m之内效果较好。当然,超过50 m长的桩也有得到桩底反射信号的经验,但基于桥梁桩承载力要求高,大部分是单桩单柱结构以及低应变反射信号对局部缺陷、深部缺陷反映不敏感,受地质变化影响较大等原因,提出了以上限制。

2.2测试系统

测试系统组成成分复杂，该系统主要是由信号采集仪(可与计算机联为一体或测试后再与计算机相联对信号进行处理)、传感器、力锤、打印机等组成，在实际工作中以其为检测工作服务。

2.3测试过程

测试过程是获取好信号的关键,在测试过程中也应该注意很多问题。主要应注意:一、测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所区别,桩径为120 cm以上的测试3至5点,测试点距钢筋笼不少于10 cm、于桩中心及四周均布,测试面须打磨,以保证传感器与桩头粘贴良好。二、锤击点宜选择距传感器20至30 cm处(不必考虑桩径大小),因为距离太近,锤击冲击力对传感器影响太大,距离太远时又有横波影响,产生波形振荡。锤击点不必打磨平整,如已打磨必须加橡胶垫,否则会引起波形振荡,不能反映实际桩身情况。三、传感器根据上述第一条点位置安装,并注意选择粘贴方式。一般用石蜡、黄油或橡皮泥(在保证桩头干燥,没积水的情况下)粘贴,夏天使用橡皮泥较好,冬天用黄油则能产生较好的粘贴效果,注意保证粘贴层尽量薄,以免实测信号失真。四、尽量多采集信号(1根桩不少于10锤):在不同点、不同激振的情况下,观测波形的一致性,以确保波形真实及不漏测。

2.4波形分析

波形分析工作中也有一系列的工序及注意事项，比如在进行波形分析前,应了解所测桩位的地质情况、桩基施工方法,桩顶是否有护筒及护筒深度,因为没护筒的桩头常是扩大后恢复的,会出现浅部缩颈,而有护筒则易出现护筒底扩孔信号。了解上述情况后,再看桩底反射信号,桥梁桩基较深,但大部分为嵌岩(弱风化基岩)桩,故桩底反射信号经放大后可很清楚判定。但有几种情况对桩身的完整性是较难判断的:一、桩身穿透溶洞,在溶洞处有较明显扩孔信号,影响桩身及桩底信号判断。二、桩基埋入基岩过深(部分桩入基岩超10 m),在进入基岩处,由于桩身混凝土与基岩粘合较好,形成整体,故在该位置出现嵌岩信号,影响桩底信号判断。三、桩底持力层为泥岩或软弱石灰岩,由于岩质较软,未有很明显反射信号或嵌岩信号,影响桩底信号判断。

在实际工作中以上判定方法也有自己的局限性，对于一、二两种情况,低应变动测法不能解决,只能用其它检测方法验证。对于三种情况,在有实际抽芯对比的情况下,可给出结论。以上3种是较特殊的情况,但在实测中,遇到的情况会更多,应仔细分析,多作对比,对缺陷下定义时,不能过于武断。低应变动测法较难区分局部混凝土胶结差、离析、缩颈等情况,也较难区分扩孔、地质变化、嵌岩等情况,故只能对信号作有程度的区分和大致定性,而不能过于夸大地下结论,如承载力、混凝土强度、缺陷类型、大小等。

3、结束语

桩基是建筑工程的基础，桩基的质量直接影响到建筑工程质量，不仅施工单位要保证其施工质量，桩基检测单位必须严格执法，只有具有合格的质量保证，才能够保证建筑工程整体的质量。因此说，桩基检测单位和桩基检测人员应当严格遵守职业道德，严格执行桩基检测的相关规范，通过有效的约束力保证桩基质量。

参考文献

[1] 张智彪.刍议桩基检测技术在建筑工程中的应用[J].中国房地产业,2012(02).

[2] 王永梅.浅谈桩基检测技术在建筑工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2012(02).

桩基检测技术论文范文第3篇

Zhong Huisheng；Zhang Jintuan

①Xi'an University of Architecture and Technology School of Management，Xi'an 710055，China；

②Zhonghe Quality of Testing in Wuhan Co.，Ltd.，Wuhan 430082，China；③Hezhou University, Hezhou 542800，China）

摘要：声速、声时、声幅、主频这四个声测参数是判断桩基完整性的主要依据。而在实际桩检中，各参数都不能达到足够的精度评判出桩身质量的好坏，必须经过综合比较加以确定，仅评某一参数的异常来作出判定容易得出相左的结论。并且PSD、声速参数可以归为同一参数。

Abstract： Four sounding parameters of acoustic speed, acoustic time, acoustic amplitude and basic frequency are the foundation of judging integrity of foundation pile. In the actual test of pile, each parameter is not precise enough to judge the pile quality. We must judge through comprehensive comparison. Certain abnormal parameter can not be used to make judgement; otherwise, contrary conclusions are easily obtained. And parameter of PSD and acoustic speed can be classified as same parameter.

关键词：基桩检测 声测判据 精度

Key words： test of foundation pile；sounding criterion；precision

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0095-02

0引言

应用超声波投射混凝土检测桩体完整性，是一个成熟而又年轻的方法。说其成熟是因为，在国内经历了近五十年的研究，已经获得了大量的研究成果，其判断依据已经逐步成熟起来，各种声测参数能够比较准确的获得并用以判别分析。说其年轻是因为，各参数的分析深度有待加强，无法使用一个参数来做出质量评定，而最重要的是无法将桩体的强度即使用性能，通过各参数反映出来。

1各参数研究脉络

目前，各参数的研究都已经开展，并且提出了许多的判据，而各判据的使用却存在一定的局限。

南京水利科学院罗骐先早年曾提出一种判断缺陷的方法，即“概率法”，此方法经多年实践已经作为判断缺陷的基本方法列入各类超声波规程中 [1-2]。该方法粗略认为，正常混凝土的声学参数是符合正态分布的缺陷是由过失误差引起，它的声学分布不符合正态分布。湖南大学吴慧敏等[3]在对郑州大桥灌注桩的超声波透射法检测结果的判定过程中，提出了一种判断桩内缺陷的方法，以“声参数一深度”曲线相邻两点之间的斜率与声参数差值之积为判断依据，简称“判据”。该方法认为缺陷处波速明显变小，即声时明显变大，与相邻正常测点对比，形成一突变。巫英凯、黄永莱、王根清等[4]在中国水利学会第二届混凝土无损检测学术会议上提出了“基桩混凝土无损检测一超声波脉冲NFP法”。广州建科院陈如桂[5]提出了“逆概率解释法”，它在概率法和PSD判别法的基础上以随机函数为前提，在有干扰的基础上分离有用的强弱异常，进一步克服传统方法中错判和漏判缺陷的缺点。福建省建筑科学研究院叶健[6]提出了“声波透射法桩基检测技术中声测管距真实管距求解及CBV判据”。河南交通基本建设质量检测监督站阎光辉[4]提出了“PSD、V、A综合判断法”，其分别将PSD、V、A判据，根据工程经验进行细化，再加以综合考虑。南京水利科学研究院宋人心等[7]提出了“灌注桩声波透射法缺陷分析方法一阴影重叠法”，将加密对测和斜测的检测结果标示于检测剖面图上，可以更直观的分析判断缺陷的范围。

超声波透射法检测混凝土灌注桩桩身缺陷、评价其完整性的依据是通过测定声波经过混凝土传播后各种声学参数的量值得出的，声波在有缺陷介质中传播路径如图1。目前混凝土质量检测中所用的声学参数主要有波速、波幅、频率及波形。混凝土的波速与其弹性性质及混凝土内部结构有关波幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度的指标之一，它的强弱与混凝土的弹塑性有关，它对缺陷区反应比声时更为敏感接收波主频率实质是介质衰减作用的一个表征量，当遇缺陷时衰减严重接收波形可以根据波形畸变程度作为判断缺陷的参考依据。这几种声学参数都是判断混凝土质量的重要参量。

2各类判据的评判

声速、声时、声幅、主频这四个声测参数是判断桩基完整性的主要依据。其中，声幅、主频、声时是仪器中实测的绝对数值，能直接表达桩身材料的一定性能。而声速却是一个相对变动参数，其准确数值的获得必须要另一非判据参数-测距的确定来间接计算得出。

2.1 测距在声测过程中测距参数是在隐蔽工程中难以实测的数据，其参数的获得只有通过测量管口的管间距来间接反映桩身管间距，而规范中对声测管间距测试精度要求为1%，这在实际施工中是难以达到的。声测管一般为金属材料制作而成，其变形一般较小，而在实际施工中，特别是深桩施工中，累积长度的扭曲往往较大，再由于绑扎不牢等因素的存在，易使声测管出现扭曲，这样就无法保证声程的一致性。而在实际检测工作中，常见到桩头或桩底出现声时值的快速滑移现象。而导致声时滑移的因素主要有两个，一是介质性质发生变异，二是声程发生变化导致声时变化。这些影响因素的存在，是检测工程师们所熟知的，并且通过规范易知声测是粗侧混凝土的完整性，而对混凝土的其它性质无法统一给出。这样就限定了声测的应用范围，使其工程应用领域偏狭。

2.2 声时值在超声检测中声时参数是一个相当重要的参数。其数值的获取由设备自身自动获得，为声测唯一准确值。声时值作为一个声测判据，能够反映混凝土的质量差异。当声时出现突变时，一般认为混凝土质量存在差异。而声时差异出现的另一因素是，声测管的扭曲变形，往往这种差异仅仅表现在声时值的变化中，同样会对声速值产生一定的影响，而从其他判据中可以看到比较正常的波形，特别是对于波幅参数中。

2.3 PSD判据与声速而从另一个方面来看，声测的声时实测值为PSD判据的推定依据，同样声速为声时推演值，因此二参数的判断依据与判断结果必定是一致的，声速的减少声时必增加，表现在判据曲线上，声速的下凹，而在PSD对应位置为曲线的上凸。因此，二判据具有高度的一致性，即二判据可以舍一，仅取声速判据足以。

2.4 波幅和主频参数而对于其它两参数，波幅与主频的稳定性更差。主频离散性太强，几乎布满了整个频域限定的范围，因此主频只是用于对声波收发波束的筛选功能，无法作为一具体的桩身质量判据。波幅判据为一稳定性较高的判据，但是其判断精度也无法保证，因其反映的是接收到的首波的波幅值，而一般首波波幅较后续叠加波小很多，也就是说只要接受探头能够接收到频域范围内的声波则声幅值比较稳定，除非缺陷较大，波能损失殆尽，通过波幅可以反映出部分缺陷。

2.5 各参数的改进分析综上可以看出在有价值的判断中声速值是一最敏感的参数。而声速值的由来却无法得到准确的保证。在实测资料中经常获得≥5km/s的声速值，已接近钢材的声速值，而实验室中标准试件的声速值为3.8-4.6km/s，因此这一较大数据的采集得不到有效的理论解释，而地下桩体中常含有比标准试件更多的裂隙和水，而裂隙和水的存在只会减少声速，而不会增加声速值，这就给我们提出了一个新的研究课题，对声速测量的准确化。

在上文中提到了，声速、测距、声时是三个相关参量，只有知道两个才能确定第三个，因此可以通过一定的技术手段是测距能够准确化来换算声速值。

对于波幅的研究多是通过首波波幅值来反映桩身质量，对于后续波形形态的研究较少。因为后续波形为声波在混凝土内部经复杂的反射、折射、绕射等过程得到的，分析起来具有较大难度，并且其分析价值的多少还有待进一步细化研究。

3结语

通过对各参数的对比分析，可以看出，虽然超声检测已经历了几十年的发展到目前已经成为在工程中成熟应用的基桩检测技术，但是却存在着一个难以逾越的难题。这就是对桩身质量的定量化评定，以上各种手段都难以做到定量化，并且各有利弊，需要综合考虑来评定桩身质量。

而工程实际应用的桩体，是桩身的综合评定，即桩身在存在缺陷的情况下能不能达到设计要求的强度。大量学者都研究了声速与强度的关系，但是由于影响因素过多，无法形成统一的函数关系。这也成为一个亟待解决的问题。

参考文献：

[1]陈凡，徐天平，陈久照等.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.222-313.

[2]建设部一建筑基桩检测技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]罗骇先.半个世纪的回顾一混凝土声学检测技术在我国的发展[J].第七届全国建筑无损检测技术学术会议论文集，2001.

[4]阎光辉，何荣裕.基桩完整性PSD、V、A综合判断法[J].岩土工程界，Vll.5(1).

[5]刘金砺.桩基工程检测技术[M].北京：中国建材工业出版社,1993.

桩基检测技术论文范文第4篇

关键词 声波透射法 有限元 声学参数 缺陷影响域

中图分类号：TV331 文献标识码：A

0 引言

灌注桩是高层建筑、桥梁等工程结构常用的基桩形式，其质量直接影响上部结构安全，由于灌注桩的特定施工条件，在混凝土灌注过程中产生夹泥、缩颈、空洞、断桩等缺陷，这些缺陷造成了桩身的不完整性。①采用基桩声波透射法检测技术，通过分析接受波的首波初至、幅值、频率和波形特征，可以判断缺陷范围的大小和缺陷的性质。②实际工程检测中，在缺陷以及缺陷附近处所测得的波速、波幅值变化异常，③说明缺陷对声学参数的变化有一定的影响范围。本论文采用ANSYS有限元软件对混凝土缺陷桩进行仿真分析，通过缺陷各方向的移动来分析声学参数的变化，从而确定缺陷的影响域。

1 模型验证

1.1 模型材料计算参数

本论文在研究过程中采用了两种材料模型：混凝土、泥团，其中混凝土和泥团采用线弹性材料。在有限元软件中的线弹性材料指所有方向材料特性相同，由密度、弹性模量、泊松比来定义。④在建模过程中混凝土及泥团的材料参数分别如表1所示：

1.2 模型的介绍

完整桩模型为一混凝土灌注桩，桩的直径D=1.6m， 桩长L=15m，埋设3跟声测管，⑤管距L0=1.0m，缺陷桩模型是在完整桩模型中加一个椭球体缺陷，椭球体X方向半轴尺寸a=0.20m，Y方向半轴尺寸b=0.15m，Z方向半轴尺寸c=0.15m，椭球体缺陷位置如图1、2所示 ：

1.3 ANSYS有限元软件的模拟及验证

采用常规对测，发射点1 输入一超声脉冲波，⑥接收点2接收（如图1所示），椭球体材料为混凝土时得到的波形图与完整桩时得到的波形图如图3所示：

由表2可知，波速误差和波幅误差很小，说明该椭球体模型建立正确以及该椭球体网格划分合理，保证了计算的精确度。

2 缺陷影响域分析

2.1 缺陷水平影响域

椭球在水平面上沿Y方向移动（如图2所示），测点位置不变。椭球体材料为泥团时得到的波形图与椭球体材料为混凝土时得到的波形图如图4、5、6、7所示：

=L/L0（L为测线与椭球体中心的距离，L0为声测管管距）；波幅比值=A/A0（A为当椭球体材料为泥团时接收波形图中波幅值，A0为当椭球体材料为混凝土时接收波形图中波幅值）；波速比值=V/V0（V为椭球体材料为泥团时的波速，V0为椭球体材料为混凝土时的波速）；根据实测的各组波形图绘制出的波幅比值、波速比值― 的曲线如图8、9所示：

由图8所示的波速比值曲线可以得知： 0.16时，波速大于正常波速的90%，椭球体Y方向半轴尺寸b = 0.15m，说明当测线不经过椭球体时，缺陷对波速影响很小。

由图9所示的波幅比值曲线可以得知：椭球体中心在1/2L0处水平移动，

2.2 缺陷竖向影响域

缺陷竖向影响域的分析方法同2.1节，结果如下：

椭球体沿Z方向移动（如图1所示），得到的波幅比值、波速比值― 的曲线如图8、9所示；对比图9所示椭球体在1/2L0处水平移动和竖向移动得到的波幅比值曲线可以得知：椭球体中心在1/2L0处时，水平影响域与竖向影响域相差不大。该处椭球体在Y方向和Z方向的影响域为 =0.36。

讨论椭球体中心偏移后的缺陷影响域时可以只分析缺陷在竖直方向的移动。

2.3 讨论椭球中心左右移动后缺陷的影响域

（1）椭球体中心在1/3L0处竖向移动分析方法和步骤同23.1节，得到的波幅比值、波速比值― 的曲线如图8、9所示；

（2）椭球体中心在1/5L0处竖向移动波幅比值、波速比值― 的曲线如图8、9所示；

对比椭球体中心在1/3L0和1/5L0处的波幅比值曲线可以得知：椭球体中心左右移动后缺陷的影响域减小。

3 缺陷影响域的应用

3.1 判断缺陷的位置

改变椭球的X方向半轴尺寸分别为a = 0.03m，a = 0.05m，0.10m，0.15m，0.20m，0.25m，Y方向半轴b = 0.05m，Z方向半轴c = 0.05m，绘制出的波幅比值― 的曲线如图12所示：

对图12所示a = 0.15m时的波幅比值曲线进行三次多项式拟合，得到的多项式为：

Y=-1.00772+5.32835X8.18X2+4.292X3 （2）

其中Y代表 ，X代表波幅比值。通过实测的波幅比值，由式（2）可以计算 值，从而判断缺陷的位置。

3.2 估算缺陷X方向的尺寸

在常规对测中，假设缺陷在AB剖面之间时，根据波速变化规律可以估算缺陷Z方向尺寸，根据实测的 和波幅比值查表4，采用线性内插法可以估算缺陷在X方向的尺寸a。

3.3 检测盲区

建筑基桩检测技术规范JGJ 106-2003规定发射与接收声波换能器应以相同标高或保持固定高差同步升降，测点间距不宜大于250mm；由图12可以看出缺陷尺寸越小，缺陷的影响域越小。当缺陷小到一定程度时，缺陷对测点无影响。取测点距离250mm，椭球于测点中间，图12中当a=0.03m（椭球体X方向尺寸约为管距的1/20）时，该椭球体的影响域 =0.125，即测线距离缺陷中心距离l=12.5cm，此时缺陷对测点无影响；所以当测点间距为250mm时，无法检测到尺寸小于管距1/20的缺陷。

4 结论

（1）利用有限元软件数值仿真时，合理的网格划分，可以保证计算结果的精确度；（2）通过波速比值、波幅比值的变化规律可以确定缺陷的影响范围；（3）根据实测的波幅比值，通过三次多项式拟合曲线可以大致判断缺陷的位置；（4）在确定缺陷位置的后，可以通过波幅比值、测线与缺陷的距离来估算缺陷的尺寸。（5）通过对缺陷影响域的分析可以知道当缺陷小到一定程度时，测点无法检测到缺陷的存在。

注释

① 罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京：人民交通出版社，2003.

② 张宏.灌注桩检测和处理[M].北京：人民交通出版社，2001.

③ 刘屠梅，赵竹占，吴彗明.基桩检测技术与实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

④ 王雪峰，吴世明.基桩动测技术[M].北京：科学出版社，2001.

桩基检测技术论文范文第5篇

[论文摘要]分析混凝土桥梁常见裂缝的危害，并总结混凝土裂缝检测与监测的方法，最后介绍裂缝的修补及加强技术。

一、裂缝的危害性

（一）加速混凝土碳化

混凝土裂缝的存在，使空气中的CO2极易渗透到混凝土内部，在潮湿的环境下CO2能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙相互作用并转化成碳酸盐，中和水泥的基本碱性，使混凝土的碱度降低，导致钢筋的纯化膜遭受破坏，易引起锈蚀，同时由于混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂，导致桥梁结构破坏。

（二）降低混凝土抵抗各种侵蚀性介质的耐腐蚀性能力

（1）溶蚀型混凝土腐蚀。即当水通过裂缝渗入混凝土内部或是软水与水泥石作用时，将一部分水泥的水化产物(如氢氧化钙)溶解并流失，引起混凝土破坏。这种腐蚀在桥墩上表现突出。（2）盐酸(酸性液体)腐蚀和镁盐腐蚀。这类腐蚀的主要生成物不具有胶凝性，且易被水溶解的松软物质，这些物质能被通过裂缝或孔隙渗透入混凝土内部的水所能溶蚀，使混凝土中的水泥石遭受破坏。（3）结晶膨胀型腐蚀。它是混凝土受硫酸盐的作用，在裂缝和硅孔隙中形成低溶解度的新生物，逐步积累后将产生巨大的应力使混凝土遭受破坏。

（三）影响混凝土结构物的结构强度和稳定性

混凝土裂缝直接影响混凝土结构物的结构强度和整体稳定性，轻则会影响桥梁结构外观的正常使用和耐久性，严重的贯穿性裂缝可能导致桥梁的完全破坏。

二、裂缝的无损检测与监测技术

（一）超声波检测。超声波法用于非破损检测，就是以超声波为媒介，获得物体内部信息的一种方法，目前超声法己应用于医疗诊断、钢材探伤、鱼群探测等许多领域。在这些领域里，由于组成颗粒小密度大，密度分部也很均匀，所以声波能很好地传播，对其内部缺陷及其位置等都能准确地检测出来。掌握混凝土表面产生的裂缝深度，对耐久性诊断和研究修补加固对策有重要意义。测定裂缝深度，基本上都是将发射探头和接收探头，布置在混凝土同一面上的裂缝附近，但由于所选用的波形种类(纵波、横波及表面波)和声学参数(声速、频率、相位等)的不同，已有许多种具体方法。

（二）冲击弹性波法

一般把弹性体内传播的波总称为弹性波，用人工发射弹性波到弹性体内，探测弹性体内的状态，是广义的弹性波探测法。冲击弹性波法与超声波法的原理是一样的，但远比超声波测定的裂缝深度深，冲击弹性波法只能检测扩展方向与表面成直角，没有分支的单纯裂缝。

（三）声发射检测法

声发射检测法也是利用弹性波进行声学检测的具体检测方法检测裂缝，和其他方法最大的不同是只能检测正在发生的裂缝，不能检测已发生的旧裂缝，对正在发生的裂缝可检测裂缝发生的位置(声发射源定位)，裂缝的大小，扩展情况和种类，以及裂缝的深度等。

（四）摄影检测法

摄影检测法主要用作调查混凝土表面的裂缝摄影法包括普通照相机、录象机、放射线、红外线摄影等进行检测。

（五）传感仪器监测

利用埋设在混凝土中的仪器进行裂缝监测，常规技术是利用卡尔逊式或弦式测缝计，其控制范围仅0.12~1，属点式检测，由于裂缝出现的空间随机性，因此往往漏检，为了及时无遗漏地监测裂缝，必须实施大范围的、连续、分布式监测，即所谓全分布监测。

（六）光纤传感网络监测

在各国竞相开发的结构监测高科技领域里，光纤传感以其独特优势居于中心地位，它灵巧、精度高、抗电磁干扰，且可靠耐久，易于光纤传输组成自动化遥测系统。光纤传感应用于结构工程监测始于20世纪90年代初，如航空航天器、桥梁等的温度、振动、应变检测等裂缝的发生可以用埋设在混凝土中光纤的光强变化监测，而裂缝的定位可用多模光纤在裂缝处的光强突然下降或诊断完成，通过衰减曲线上的裂缝损耗突变点，可以准确地确定裂缝的位置，针对混凝土裂缝检测的特点，研制出基于光时域反射技术的光纤裂缝传感网络，可实现桥梁混凝土结构的分布检测，凡裂缝与光纤传感网络相交，均可感知，并可定宽、定位、定向。

三、裂缝修补方法

（一）表面封闭法

（1）表面涂抹通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料，在裂缝多而且密集或者混凝土老化，砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。（2）凿深槽嵌。先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青、甲凝等。（3）表面喷浆。喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法，根据裂缝的部位、性质和修补要求与条件，可采用无筋素喷浆，或挂网喷浆结合凿槽嵌补等修补方法。（4）打箍加固封闭法。当钢筋混凝土产生主应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法，箍可用扁钢焊成或圆钢制成，可以直箍也可以斜箍，其方向应和裂缝方向垂直，墩台或桩基等下部结构承载能力不足，出现裂缝时也可以采取这种方法。

（二）灌浆法

先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将较低粘度的浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压入缝隙内并使其扩散，胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。浆液主要有：水泥浆、水泥-水玻璃、环氧糠酮、聚氨脂、丙凝和甲凝等后几种方法都属于化学灌浆法，其强度高效果好。

（三）粘贴加固法

（1）注入法粘贴钢板。这种方法是在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注入口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气，由于是从一方注入因而容易残留气泡，施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实，这种施工法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。（2）压粘法粘贴钢板。这种施工方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上1~2厚的环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，粘贴面之间的空气也被排出，用这种方法几乎不会残留气泡，粘结效果也好，此法适用于混凝土表面平整的场合。（3）粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布修补技术是一种新型的技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，利用其良好的抗拉性能达到修补加强的目的，这种修补方法基本不增加原结构的自重及尺寸。（4）混凝土损伤自愈合。模仿动物骨组织结构，并基于生物组织对受创伤部位能自愈合的机理，在混凝土材料中复合具有特殊修复功能的材料，在混凝土内部形成仿生自愈合的网络系统，当混凝土出现裂缝时，损伤部位的粘结材料被释放流出并深入微裂缝，使裂缝重新愈合，恢复甚至提高混凝土材料的性能。目前，此种方法尚处于研究开发阶段，今后将会是混凝土智能材料的发展方向。

参考文献：