基樁低應(yīng)變反射波法檢測(cè)中要注意的問題

1、基樁低應(yīng)變反射波法檢測(cè)中要注意的問題: This paper introduces the application of low strain reflected wave method in the basic theory, elaborated the influence of low strain reflected wave method in detection of factors. Pointed out the signal processing, sensor installation, treatment of pile head and vibration proble

2、ms. Pointed out the low strain reflected wave method in pile foundation detection of the limitation in the job. To guide the engineering practice to have the certain reference value.1 前言低應(yīng)變反射波法是基樁動(dòng)測(cè)的主導(dǎo)方法之一。 其基本原理是 通過分析在樁頂處接收到的應(yīng)力波信號(hào)來判斷基樁質(zhì)量。 該方法 以一維桿件波動(dòng)理論及振動(dòng)理論為依據(jù) , 其檢測(cè)可信度已被大量 工程所驗(yàn)證。由于反射波法具有反射清晰、明了的特點(diǎn)，

3、又能結(jié) 合譜圖對(duì)時(shí)域曲線結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證性分析， 故在現(xiàn)場(chǎng)為較多的檢測(cè) 單位采用。然而，在檢測(cè)實(shí)踐中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員如果在某些細(xì)微 環(huán)節(jié)方面不能引起足夠的重視，盡管自始至終嚴(yán)格按規(guī)范檢測(cè)， 報(bào)告結(jié)論也準(zhǔn)確無誤，還是有可能犯錯(cuò)誤甚至造成嚴(yán)重的后果。 據(jù)此，筆者將從反射波法的基本原理入手向讀者解釋低應(yīng)變反射 波法檢測(cè)中需要注意的一些問題。2、低應(yīng)變反射波法的基本原理反射渡法將單樁視為一維勻質(zhì)彈性體構(gòu)件 （樁長(zhǎng) 直徑），當(dāng)樁頂受到一較小的激振力后， 產(chǎn)生的彈性應(yīng)變以縱波形式沿樁身向下傳遞。 由于樁頂施加的是 一個(gè)激振力， 土體振動(dòng)的影響可忽略不計(jì)。 應(yīng)力波沿樁身傳播的 規(guī)律遵循一維波動(dòng)方程， 根據(jù)一維波動(dòng)

4、方程分析導(dǎo)出的反射波相 位特征， 是反射渡法測(cè)試的主要依據(jù)。 當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗 Z變化界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由 波阻抗Z變化決定。樁身波阻抗Z由樁的橫截面積A、樁身材料密度p等決定：Z= p CA假設(shè)在基樁中某處存在一個(gè)波阻抗變化界面，界面上部波阻抗 Z仁p 1C1A1,上部波阻抗 Z2=p 2C2A2。當(dāng) Z1=Z2 時(shí)，表示樁截面均勻，無缺陷。當(dāng)Z1Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在截面縮小或砼質(zhì)量較差等缺 陷，反射波速度信號(hào)與入射波速度信號(hào)相位一致。當(dāng) Z1這一特征可非常通俗地描述為在樁擴(kuò)徑部位， 反射波波形相位與 初始相位相反； 在樁縮徑或離析等缺路部位， 則反

5、射波相位與初 始相位相同，這兩點(diǎn)是判斷缺陷的基本依據(jù) 。3、影響低應(yīng)變反射波法檢測(cè)的幾個(gè)因素3. 1 樁頭處理 若樁頭處理不當(dāng)，如樁頭擊振點(diǎn)不密實(shí)， 傳感器安裝點(diǎn)不平， 往往在測(cè)試信號(hào)的淺層部位存在較嚴(yán)重的反 向脈沖或獲得較寬的沖擊脈沖。 無法獲得樁身信息。 一般情況下， 樁頭的處理以露出新鮮含骨料的混凝土面為止，而且要保證平 整、干凈且樁頭不能破碎； 測(cè)試前應(yīng)對(duì)擊振點(diǎn)及傳感器安裝點(diǎn)采用剖光機(jī)打磨。3.2 傳感器選擇與的安裝 在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波 法測(cè)試時(shí)選用速度或加速度傳感器。 其中速度計(jì)在低頻段的幅頻 特性和相頻特性較差， 在信號(hào)采集過程中， 因擊振激發(fā)其安裝諧 振頻率，而產(chǎn)生寄生振蕩

6、，容易采集到具有振蕩的波形曲線，對(duì) 淺層缺陷反應(yīng)不是很明顯。 同速度計(jì)相比， 加速度計(jì)無論是在頻 響特性還是輸出特性方面均具有巨大優(yōu)勢(shì)， 并且它還具有高靈敏 度的優(yōu)點(diǎn)，因此用高靈敏度加速度計(jì)測(cè)試所采集到的波形曲線， 沒有振蕩， 缺陷反應(yīng)明顯。 所以建議在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波 法測(cè)試時(shí)選用高靈敏度加速度計(jì)檢測(cè)。傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集影響較大， 理論上傳感器越 輕、越貼近樁面、與樁面之間接觸剛度越大，傳遞特性越好，測(cè) 試信號(hào)也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。 所有動(dòng)測(cè)均要求如此。 對(duì)實(shí)心 樁的測(cè)試，傳感器安裝位置宜為距樁心2/33/4半徑處；對(duì)空心樁的測(cè)試， 錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，

7、且與樁中心連線形成 90夾角，傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。 3.3 擊振方式的選擇 擊振信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采 集同樣影響較大， 對(duì)實(shí)心樁的測(cè)試， 擊振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中 心。由于近年來超高建筑的修建，使得基樁的長(zhǎng)度越來越長(zhǎng)，樁 徑也越來越大， 所以長(zhǎng)大樁的測(cè)試越來越多。 對(duì)長(zhǎng)大樁測(cè)試一般 應(yīng)當(dāng)用力棒擊振， 其重量大、 能量大、脈沖寬、 頻率低、衰減小， 適宜于樁底及深部缺陷的檢測(cè)， 樁底及深部缺陷的信號(hào)反射較強(qiáng) 烈。但由此很容易帶來淺層缺陷和微小缺陷的誤判和漏判。 當(dāng)根 據(jù)信號(hào)發(fā)現(xiàn)淺層部位異常時(shí)，建議用小手錘擊振，因其重量小、 能量小、脈沖窄、頻率高，可較準(zhǔn)確的確定淺層缺陷的程度

8、和位 置。3.4 、樁周土層的影響 在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測(cè) 試時(shí)，要充分考慮到樁周土層對(duì)所采集波形曲線的影響。 檢測(cè)人 員往往只注意到樁身波阻抗變化造成的信號(hào)反射， 而忽略了應(yīng)力 波在樁身中傳播時(shí)，不僅受到樁身材料、剛度及缺陷的影響，還 受到樁周土層的彈性模量大小的影響。 當(dāng)樁周土從軟土層變化到 硬土層時(shí)，采集的波形曲線會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似擴(kuò)徑的反射 波，而當(dāng)樁周土從硬土層變化到軟土層時(shí)， 采集的波形曲線會(huì)在 相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似縮徑的反射波。 如果不考慮樁周土對(duì)采集波 形曲線的影響，不了解樁側(cè)的地質(zhì)情況，容易對(duì)基樁產(chǎn)生誤判。 因此做到以下兩點(diǎn)很有必要 1 ）結(jié)合地質(zhì)資料、施工記錄分 析

9、基樁完整性。樁型、施工工藝對(duì)基樁的完整性以及缺陷類型影響很大。 如： 預(yù)制樁、 人工挖孔樁不可能縮徑； 許多的缺陷或質(zhì)量事故都發(fā)生 在流水處或地層變化處； 地層變化對(duì)波形也會(huì)產(chǎn)生影響 （會(huì)產(chǎn)生 反射波）等等。因此查看地質(zhì)資料、了解施工記錄對(duì)確定缺陷位 置有很好的幫助。 2 ）綜合分析同一工程的所有被測(cè)樁。 同一工程的地質(zhì)和施工狀況大致相同， 通過尋找被測(cè)樁之間的共 性，再來分析每一根樁的情況，往往能有效的提高分析效果。3.5 、信號(hào)處理濾波是波形分析處理的重要手段之一，是對(duì)采集 的原始信號(hào)進(jìn)行加工處理， 它是為了將測(cè)試信號(hào)中無用的或次要 成分的波濾除掉，使波形更容易分析判斷，在實(shí)際工作中，多采

10、 用低通濾波，而低通濾波頻率上限的選擇尤為重要，選擇過低， 容易掩蓋淺層缺陷，選擇過高，起不到濾波的作用。 對(duì)于速 度計(jì)的安裝諧振振蕩而言， 恰當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波可以與之互補(bǔ)， 從而 延拓傳感器的使用頻率范圍，因此對(duì)于這種信號(hào)的數(shù)字濾波方 式，以在頻域分析的基礎(chǔ)上，恰好濾去安裝諧振場(chǎng)振蕩的原則。 可以通過比較濾波前后幅值譜曲線的方式來驗(yàn)證濾波恰當(dāng)否， 但 一般來說以選擇安裝諧振峰左側(cè)第一谷處頻率作為低通截止頻 率為宜，大體上速度計(jì)的該頻率不宜低于800Hz;數(shù)字濾波也可以用于加速度計(jì)， 使用原則與速度計(jì)一樣， 但其濾波宜在積分后 進(jìn)行，且不宜低于1500H z，數(shù)字平滑雖與濾波功能近似，但也 不能完全對(duì)等， 用于加速度計(jì)的積分信號(hào)較為理想， 一般以正好 消去高頻毛刺為原則。4、 低應(yīng)變反射波法的局限性1 ）僅測(cè)出波阻抗的相對(duì)變 化，可以區(qū)分縮徑類與擴(kuò)徑類，也可以計(jì)算缺陷位置，但卻不能 確定缺陷性質(zhì)、方位。 2 ）平均波速與砼強(qiáng)度之間的關(guān)系無 法準(zhǔn)確給出。 3 ）對(duì)長(zhǎng)徑比超過一定限度的樁、極淺部或太