低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁基完整性簡(jiǎn)介講解

1、樁基完整性檢測(cè)-低應(yīng)變反射波法簡(jiǎn)介一、 前言在樁基完整性動(dòng)力檢測(cè)諸方法中，由于低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)儀器設(shè)備輕便，成本低廉，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)速度快，覆蓋面大，受到廣大受檢單位的歡迎。為了確保樁基工程的質(zhì)量，我國相關(guān)部門先后編制了一系列規(guī)范規(guī)程，其中基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程（JGJ/T93-95）以及公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004）的發(fā)布實(shí)施，使基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)工作更加嚴(yán)格規(guī)范，也為檢測(cè)報(bào)告的統(tǒng)一編寫起到規(guī)范化的作用。二、低應(yīng)變反射波法的原理低應(yīng)變反射波是基樁工程質(zhì)量檢測(cè)普遍使用的一種有效方法，它以檢測(cè)原理清晰，測(cè)試方法簡(jiǎn)便，成果較可靠，成本低，便于對(duì)樁基工程進(jìn)行普查等特點(diǎn)在成樁質(zhì)

2、量檢測(cè)中充分發(fā)揮作用。我國發(fā)布實(shí)施的現(xiàn)行動(dòng)力檢測(cè)規(guī)范中反射波法的適用范圍中明確指出：該法可以檢測(cè)樁身混凝土的結(jié)構(gòu)完整性，推定缺陷類型及其樁身中的位置，也可對(duì)樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)作出估計(jì)。由此可見，它可為基樁工程的成樁質(zhì)量的分類提供評(píng)判依據(jù)。1、基本概念 將樁視為一維彈性桿件，用力錘（或力棒）在樁頭施加一小沖擊擾動(dòng)力F(t)，產(chǎn)生瞬時(shí)激振，激發(fā)一應(yīng)力波沿樁身傳播，然后利用速度檢波器、速度或加速度傳感器接收由初始信號(hào)和由樁身缺陷或樁底產(chǎn)生的反射信號(hào)組合的時(shí)程曲線（或稱為波形），最后分析者利用信號(hào)采集分析儀對(duì)所記錄的帶有樁身質(zhì)量信息的波形進(jìn)行處理和分析，并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料和施工記錄作出對(duì)樁的完整性的判

3、斷。2、應(yīng)力波基本概念 應(yīng)力波：當(dāng)介質(zhì)的某個(gè)地方突然受 到一種擾動(dòng)，這種擾動(dòng)產(chǎn) 生的變形會(huì)沿著介質(zhì)由近及遠(yuǎn)傳播開去，這種擾動(dòng)傳播的現(xiàn)象稱為應(yīng)力波。 波阻抗：將樁當(dāng)作一維桿件，其直徑遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度的桿件，當(dāng)遇到樁身阻抗Z= ·AC（ ：密度；C：應(yīng)力波速；A：樁橫截面積）。變化界面時(shí)，要產(chǎn)生反射和透射。彈性波在樁身內(nèi)傳播遇到樁身阻抗界面時(shí)是垂直入射和反射的。假定樁界面上段的阻抗為Z1，下段的阻抗為Z2，且不考慮樁周土阻力的影響。根據(jù)樁在界面上位移和速度的連續(xù)條件，力與應(yīng)力和位移的關(guān)系，可推導(dǎo)出在樁身阻抗變化處的反射系數(shù)Rf 關(guān)系式： Rf=（Z1-Z2）/（Z1+Z2） 式中：Rf反射系數(shù)

4、； Z1、Z2分別為樁身材料上、下界面的廣義波阻抗； 、A、C分別為樁身材料的質(zhì)量密度、樁身截面積及應(yīng)力波速。根據(jù)反射系數(shù)Rf 的正、負(fù)來確定樁身阻抗的變化情況：當(dāng)RF0 時(shí)，反射波與入射波同相位，表示樁身界面阻抗由大變小，如縮徑、離析、斷樁及樁底反射等；反之，Rf0 時(shí)，反射波與入射波反相位，表示樁身界面阻抗由小變大，如擴(kuò)徑、端承樁樁底反射情況。樁截面完整性系數(shù)可用基樁上、下界面的阻抗Z1、Z2之比來表示： =Z1/Z2以樁身完整性系數(shù)的辦法來評(píng)價(jià)樁的缺陷程度，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。三、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試步驟1、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查由于樁基在地層中受地質(zhì)的影響，以及樁身材料、施工方法在檢測(cè)的波形中都會(huì)有反

5、映，因此在測(cè)試前要進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，施工調(diào)查，以便在波形分析時(shí)將影響因素考慮進(jìn)去。同時(shí)，還要調(diào)查施工日期、設(shè)計(jì)標(biāo)高、實(shí)測(cè)標(biāo)高等。2、樁頭處理 反射波法檢測(cè)時(shí)，樁頭質(zhì)量將直接影響檢測(cè)波形，掩蓋缺陷信號(hào)，造成誤判。因此，要求在檢測(cè)前要將樁頭的浮漿、松散、破碎部分鑿掉，露出堅(jiān)硬的混凝土部分，使樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度、截面尺寸與樁 身基本相同。并敲擊點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)打磨平整。保持樁頭干凈干燥、無破碎。3、傳感器安裝 傳感器放置距樁心2/3 R處且安裝位置平整盡可能使傳感器垂直與樁頭平面，樁頂面應(yīng)平整、密實(shí)、并與樁軸線基本垂直。用黃油、橡皮泥或口香糖耦合，使傳感器與樁頭粘合在一起，要求越緊越好。4、參數(shù)設(shè)置（1）

6、設(shè)定樁長(zhǎng)為樁頂測(cè)點(diǎn)至樁底的施工樁長(zhǎng)（2）設(shè)定樁身直徑應(yīng)為施工直徑，并計(jì)算截面積（3）樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類型樁的測(cè)試值初步設(shè)定（4）傳感器的設(shè)定值按計(jì)量檢定結(jié)果設(shè)定表1常規(guī)澆灌下砼等級(jí)與縱波波速的關(guān)系 砼等級(jí)C15C20C25C30C40平均波速(m/s)29003200350038004100波速范圍(m/s)2700-31003000-34003300-37003600-40003900-43005、手錘錘擊利用手錘錘擊樁頂時(shí)，應(yīng)垂直于樁面，錘擊點(diǎn)平整，錘擊干脆，形成單擾動(dòng)（激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋 ）。瞬態(tài)激振通過改變錘的重量及錘頭材料，可改變沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成

7、分。錘頭質(zhì)量較大或剛度較小時(shí)，沖擊入射波脈沖較寬，低頻成分為主；當(dāng)沖擊力大小相同時(shí)，其能量較大，應(yīng)力波衰減較慢，適合于獲得長(zhǎng)樁樁底信號(hào)或下部缺陷的識(shí)別。錘頭較輕或剛度較大時(shí)，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多；沖擊力大小相同時(shí)，雖其能量較小并加劇大直徑樁的尺寸效應(yīng)影響，但較適宜于樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。6、 數(shù)據(jù)采集 采集時(shí)應(yīng)注意不得有干擾，激振點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離露出的鋼筋，可采取連續(xù)存盤或單次存盤，采集的波形應(yīng)覆蓋整個(gè)樁身的深部及淺部，應(yīng)使采集的數(shù)道波形一致，樁底信號(hào)明顯。 四、波形分析對(duì)于樁身不同類型的缺陷，低應(yīng)變測(cè)試信號(hào)中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如，混凝土灌注樁出現(xiàn)

8、的縮頸與局部松散、夾泥、空洞等，只憑測(cè)試信號(hào)就很難區(qū)分。因此，對(duì)缺陷類型進(jìn)行判定，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲波透射等其他方法。下面例出部分波形以供參考。1、樁頭松散處理前 處理后2、樁頭有泥漿處理前 處理后3、完整樁波形4、缺陷樁波形樁長(zhǎng)22米，在3.33.8范圍內(nèi)有輕微縮頸。五、基樁質(zhì)量的評(píng)價(jià)依據(jù)及分類方法我們?cè)诨鶚顿|(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，要以實(shí)測(cè)波形曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合混凝土強(qiáng)度和地層地質(zhì)情況以及施工記錄的順序，進(jìn)行綜合分析。以分析實(shí)測(cè)波形曲線為主，判斷樁身結(jié)構(gòu)是否完整性情況，由計(jì)算的樁身混凝土波速與該工程正常樁波速相比是否相近，在實(shí)測(cè)波形曲線復(fù)雜的情況下，還可以采用其它動(dòng)測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)

9、，有時(shí)還要進(jìn)一步進(jìn)行開挖驗(yàn)證、聲波檢測(cè)、鉆探取芯，甚至靜荷載試驗(yàn)。樁土體系是十分復(fù)雜的，除了認(rèn)真作好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作，采集好時(shí)域波形曲線，按有關(guān)規(guī)范的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理外，還需要有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析。簡(jiǎn)單的分析實(shí)測(cè)波形曲線，往往不能解決復(fù)雜的樁基工程實(shí)際問題，容易漏判錯(cuò)判，造成工程隱患。有時(shí)即使樁身完整無缺，樁身混凝土強(qiáng)度也足夠，但灌注樁樁周的泥皮或樁底沉渣礦厚，基樁的承載力也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。對(duì)基樁質(zhì)量的分類評(píng)價(jià)可按下列方法進(jìn)行：（）對(duì)波形規(guī)則、樁底反射波明顯、波速正常的樁，樁身結(jié)構(gòu)完整，可定為類樁；如波速比正常值低很多，則可根據(jù)波速的差異，降低樁的類別。（）對(duì)波形基本規(guī)則、樁底反射波可見、波速在正常范圍內(nèi)，說明樁身有同相反射信號(hào)為輕微缺陷，樁身結(jié)構(gòu)基本完整，對(duì)承載力有輕微影響，可定為類樁；如樁身為反相反射的擴(kuò)徑信號(hào)，則定為類樁。（）對(duì)波形規(guī)則、樁身有強(qiáng)烈同相多次反射波信號(hào)，按正常樁長(zhǎng)波速很高，可判為斷裂或嚴(yán)重縮徑，可定為類樁；對(duì)于樁身淺部缺陷，可定為類樁，需進(jìn)行處理后使用。（）對(duì)于波形復(fù)雜、無樁底反射信號(hào)，一般為多處缺陷反射信號(hào)