橋涵工程試驗(yàn)檢測(3)

1、第三章第三章 橋梁灌注樁質(zhì)量檢測橋梁灌注樁質(zhì)量檢測 l樁基礎(chǔ)成為各種基礎(chǔ)類型中采用最多的基礎(chǔ)形式之一l灌注樁成樁質(zhì)量通常存在兩方面問題l主要內(nèi)容 3.1 基樁檢測方法綜述 3.2 反射波法 3.3 機(jī)械阻抗法 3.4 動(dòng)力參數(shù)法 3.5 聲波透射法 3.6 高應(yīng)變動(dòng)力檢測法 3.1 基樁檢測方法綜述基樁檢測方法綜述l工程中常用的鉆孔灌注樁質(zhì)量的檢測方法主要分為兩大類：l一類是關(guān)于單樁豎向承載力檢測 靜荷載試驗(yàn)法 高應(yīng)變法 動(dòng)參數(shù)法 機(jī)械阻抗法(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)和隨機(jī)激振) 水電效應(yīng)激振頻譜法l另一類是灌注樁完整性檢測 超聲脈沖檢驗(yàn)法 反射波法 鉆芯檢驗(yàn)法 l檢測規(guī)程 基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測規(guī)程(JGJT

2、93 - 95) 基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測規(guī)程(JGTl06 - 97) 公路工程基樁動(dòng)測技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004） 3.2 反射波法反射波法l優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備輕便靈活、現(xiàn)場檢測工作量小、檢測效率高、檢測費(fèi)用低等。l 1.基本原理 當(dāng)樁嵌于土體中，將受到樁周土阻尼的影響，樁的動(dòng)力特性滿足一維波動(dòng)方程，即： 式中： 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移； 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)到振動(dòng)源的距離； 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間； 阻尼系數(shù)； 樁的截面積； 縱波在樁中傳播的速度； 0122222tYEAntYVXYpYXtnApVbptLV22tVLpm3.2 反射波法反射波法l2.適用范圍 反射波法適用于混凝土灌注樁和預(yù)制樁等剛性材料樁的樁身

3、完整性檢測。l3.檢測儀器與設(shè)備繪 圖 儀一 體 化 測 樁 儀傳 感 器力 棒3.2 反射波法反射波法l 信號(hào)采集及處理儀應(yīng)符合下列規(guī)定：l a. 數(shù)據(jù)采集裝置的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器不得低于12bit。l b. 采樣間隔宜為10500s,可調(diào)。l c. 單通道采樣點(diǎn)不少于1024點(diǎn)。l d. 放大器增益宜大于60dB，可調(diào)，線性度良好，其頻響范圍應(yīng)滿足5Hz5kHz。l 傳感器的性能應(yīng)符合下列規(guī)定：l a. 傳感器宜選用壓電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應(yīng)覆蓋整個(gè)測試信號(hào)的頻帶范圍。l b. 加速度傳感器的電壓靈敏度應(yīng)大于100mVg，電荷靈敏度應(yīng)大于20PCg，上限頻率不應(yīng)小

4、于5kHz，安裝諧振頻率不應(yīng)小于6kHz，量程應(yīng)大于100g。l c. 速度傳感器的固有諧振頻率不應(yīng)大于30Hz，靈敏度應(yīng)大于200mVcms-1，上限頻率不應(yīng)小于1.5kHz，安裝諧振頻率不應(yīng)小于1.5kHz。3.2 反射波法反射波法l4. 現(xiàn)場檢測方法l 鑿去樁頭浮漿，平整樁頭，安置傳感器；l 檢查儀器設(shè)備，進(jìn)行激振方式和接收條件的選擇試驗(yàn)，設(shè)置有關(guān)參數(shù)；l 進(jìn)行多次重復(fù)激振與接收；l出現(xiàn)異常波形，反復(fù)測試，了解施工記錄。l5.實(shí)測曲線分析與判定 l 反射波波形規(guī)則，波列清晰，樁底反射波明顯，易于讀取反射波到達(dá)時(shí)間及樁身混凝土平均波速較高的樁為完整性好的單樁。3.2 反射波法反射波法l 反

5、射波到達(dá)時(shí)間小于樁底反射波到達(dá)時(shí)間，且波幅較大，往往出現(xiàn)多次反射，難以觀測到樁底反射波的樁，系樁身斷裂。l 縮徑與擴(kuò)徑的部位可按反射歷時(shí)進(jìn)行估算，類型可按相位特征進(jìn)行判別，同相為縮徑，反相為擴(kuò)徑。l 當(dāng)有多處缺陷時(shí)，將記錄到多個(gè)相互干涉的反射波組，形成復(fù)雜波列。此時(shí)應(yīng)仔細(xì)甄別，并應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)資料、施工原始記錄進(jìn)行綜合分析。l 樁身混凝土嚴(yán)重離析時(shí)，其波速較低。3.2 反射波法反射波法l6.樁身完整性類別 類樁：樁端反射較明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍。 類樁：樁端反射較明顯，但有局部缺陷所產(chǎn)生的反射信號(hào)，混凝土波速處于正常范圍。 類樁：樁端反射不明顯，可見缺陷二

6、次反射波信號(hào)，或有樁端反射但波速明顯偏低。 類樁：無樁端反射信號(hào)，可見因缺陷引起的多次強(qiáng)反射信號(hào)，或按平均波速計(jì)算的樁長明顯短于設(shè)計(jì)樁長。 3.3 機(jī)械阻抗法機(jī)械阻抗法 機(jī)械導(dǎo)納 3.4 3.4 動(dòng)力參數(shù)法動(dòng)力參數(shù)法YFZ 輸入 系統(tǒng) 輸出響應(yīng)輸入機(jī)械阻抗 FNfL 機(jī)械阻抗法判定基樁完整性機(jī)械阻抗法判定基樁完整性機(jī)械阻抗法判定基樁完整性機(jī)械阻抗法判定基樁完整性3.5 聲波透射法聲波透射法l1.基本原理 l 超聲脈沖波在混凝土中遇到缺陷時(shí)產(chǎn)生繞射，可根據(jù)聲時(shí)及聲程的變化，判別和計(jì)算缺陷的大?。籰 超聲脈沖波在缺陷界面產(chǎn)生散射和反射，到達(dá)接收換能器的聲波能量(波幅)顯著減小，可根據(jù)波幅變化的程度

7、判斷缺陷的性質(zhì)和大??；l 超聲脈沖波中各頻率成份在缺陷界面衰減程度不同，接收信號(hào)的頻率明顯降低，可根據(jù)接收信號(hào)主頻或頻率譜的變化分析判別缺陷情況；l 超聲脈沖波通過缺陷時(shí)，部分聲波會(huì)產(chǎn)生路徑和相位變化，不同路徑或不同相位的聲波疊加后，造成接收信號(hào)波形畸變，可參考畸變波形分析判斷缺陷。l2 檢測方式l 雙孔檢測l 單孔檢測l 樁外孔檢測231444321233.5 聲波透射法聲波透射法l3. 主要設(shè)備 一對(duì)徑向煥能器 超聲波儀l 3.5 聲波透射法聲波透射法l4 測前準(zhǔn)備和要求 l 預(yù)埋檢測管l數(shù)量、材料、內(nèi)徑l接頭、管底封閉、管口加蓋l測管相互平行。l 現(xiàn)場檢測前測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的

8、延遲時(shí)間 。l5.現(xiàn)場檢測步驟 l在檢測管內(nèi)注滿清水； l檢測管編組，并測量每一組檢測管中心間的距離；l調(diào)試儀器l檢測宜由檢測管底部開始，將發(fā)射與接收換能器置于同一標(biāo)高，測量點(diǎn)距小于或等于250mm，測取聲時(shí)、波幅或頻率，并記錄。 l發(fā)現(xiàn)異常，加密測量。0t3.5 聲波透射法聲波透射法l6.檢測數(shù)據(jù)的處理方法l 聲速判據(jù) l PSD判據(jù)法 DiVD2nnii/1112nniiVtSSMtMMtHHttH11iiiiiHHttS1211)()(iiiiiiiiHHttttSK3.5 聲波透射法聲波透射法l 波幅(衰減量)判據(jù)法l用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值l l 波幅臨界值(dB) l 波

9、幅平均值(dB)； l 第 個(gè)測點(diǎn)相對(duì)波幅值(dB)； l 測點(diǎn)數(shù)。 6mDAAniimnAA1DA0log20PPLP610log.310log210log301. 02log632aMP51020mAiAin3.5 聲波透射法聲波透射法l7.樁身缺陷細(xì)測判讀3.5 聲波透射法聲波透射法l8.樁身完整性類別判定l 類樁：各聲測剖面每個(gè)測點(diǎn)的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常。l 類樁：某一聲測剖面?zhèn)€別測點(diǎn)的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常。l 類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)或某一深度樁截面處的聲速、波幅值小于臨界值，PSD值變大，波形畸變。l 類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)或某一深度樁截

10、面處的聲速、波幅值明顯小于臨界值，PSD值突變，波形嚴(yán)重畸變。3.5 聲波透射法聲波透射法l9. 反射波法和超聲波法的優(yōu)缺點(diǎn)比較l檢測效率：反射波法高于超聲波法 現(xiàn)場檢測，數(shù)據(jù)處理l檢測成本：反射波法優(yōu)于超聲波法l 超聲波法要求埋聲測管l檢測結(jié)果：超聲波法的準(zhǔn)確性優(yōu)于反射波法l a.較大缺陷并且位置較淺時(shí)；l b.多處缺陷；l c.缺陷位置的準(zhǔn)確性（深度和截面）；l d.缺陷性質(zhì)和范圍；l e.長樁。3.5 聲波透射法聲波透射法l10. 反射波法和超聲波法對(duì)比研究工程名稱渭南樁基檢測基地樁 編 號(hào)5測試樁長13.4m設(shè)計(jì)樁徑0.6m砼 標(biāo) 號(hào)C20灌注日期年 月 日檢測日期2005年 04月15日地質(zhì)概況 015m,粘土；實(shí)測反射波曲線波形分析 樁身完整，樁底反射明顯，混凝土質(zhì)量良好，與超聲法檢測結(jié)果基本一致。備 注 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)樁，反射波形也比較標(biāo)準(zhǔn)。表1 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱長安大學(xué)橋梁實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)