低應(yīng)變反射波法在公路橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[權(quán)威資料]

低應(yīng)變反射波法在公路橋梁樁基檢測中的應(yīng)用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：低應(yīng)變反射波法作為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，具有快捷高效的特點(diǎn)，被眾多工程所采用。本文就低應(yīng)變反射波檢測技術(shù)在公路橋梁樁基工程中的應(yīng)用談一些體會(huì)。 關(guān)鍵詞：低應(yīng)變反射波法，橋梁樁基 ， 檢測，應(yīng)用 V448.15+1A Abstract: the low strain reflection wave method as a more mature technology, has the characteristics of high efficiency, was used by many engineering. This paper low strain reflected wave detection technology in the highway bridge pile foundation engineering of the application of the talk about some experience. Keywords: low strain reflection wave method, bridge pile foundation, testing, application 近年來，隨著山區(qū)高速公路大規(guī)模開工建設(shè)，施工過程中大都采用大型橋梁代替路基工程。橋梁基樁屬于地下隱蔽工程，施工過程中質(zhì)量監(jiān)督較為困難，其質(zhì)量安全影響日后高速公路運(yùn)營安全，因此對(duì)樁基進(jìn)行質(zhì)量檢測非常必要。低應(yīng)變反射波法作為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，具有快捷高效的特點(diǎn)，在樁基檢測中應(yīng)用越來越廣泛。本文就低應(yīng)變反射波檢測技術(shù)在公 路橋梁樁基工程中的應(yīng)用談一些體會(huì)。 一、工程概況 某高速公路施工段全線共有大小橋梁 135 座，因地質(zhì)條件的原因，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)大部分為鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁的質(zhì)量好壞直接影響橋梁工程的工程質(zhì)量，由于鉆孔灌注樁的施工屬于隱蔽工程，對(duì)其質(zhì)量的評(píng)定通常采用無損檢測，過去一般采用聲測法進(jìn)行檢測，這種方法需要在混凝土施工過程中預(yù)埋導(dǎo)管，給施工帶來麻煩，同時(shí)增加了造價(jià)。由于低應(yīng)變反射波法具有方便、快捷、能滿足工程要求等優(yōu)點(diǎn)，本工程采用低應(yīng)變反射波法檢測樁基質(zhì)量。 二、低應(yīng)變反射波法檢測技術(shù)概述 低應(yīng)變反射波法又叫應(yīng)力波法，是以手錘或力棒敲擊樁頂，給樁一定的能量，產(chǎn)生一縱向應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身向下傳播，由傳感器 (速度型或加速度型 )拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號(hào)，通過檢測和分析應(yīng)力波在樁身中的傳播歷程，便可分析出樁基的完整性，并根據(jù)樁身突然變化界面時(shí) (如 :樁底沉渣過厚、樁身夾泥、斷裂、擴(kuò)徑或縮徑等 )所產(chǎn)生的反射和透射波，來確定樁身缺陷性質(zhì)，估算樁長或缺陷位置，且根據(jù)應(yīng)力波在樁身中的傳播速度來推斷混凝土的強(qiáng)度。 1、基本原理 低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長 直徑），在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，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。安裝在樁頂上的傳感器，將接收到來自樁身各個(gè)波阻抗 Z 變化界面處反射上來的信息，根據(jù)這些信息，可對(duì)樁身完整性質(zhì)量進(jìn)行分析判斷。 樁身波阻抗 Z 由樁的橫截面積 A、樁身材料密度 等決定，如式（ 1）。 Z=CA （ 1） 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 Z1=1C1A1 ，上 部波阻抗 Z2=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) Z1Z2 時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在擴(kuò)徑，反射波速度信號(hào)與入射波速度信號(hào)相位相反。 當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，根據(jù)缺陷反射波時(shí)刻與樁頂錘擊觸發(fā)時(shí)刻的差值 t 和樁身傳播速度 C 來推算缺陷位置 Lx，如式（ 2）。 Lx=t C/2（ 2） 2、缺陷樁的判斷 樁基存在的缺陷按其性 質(zhì)可分為兩類，一類是外部形狀較完整，混凝土的密度及反射波發(fā)生變化，即混凝土的彈性模量發(fā)生變化；另一類是樁身混凝土較均勻，樁身斷面發(fā)生變化。在樁基檢測中按樁基缺陷程度一般分為四類： 一類樁樁身結(jié)構(gòu)完整，樁徑均勻，混凝土密實(shí)，反射波波形規(guī)整，上下幅值對(duì)稱，符合自由振動(dòng)指數(shù)衰減規(guī)律。頻譜曲線規(guī)則，主峰突出明顯，頻峰幅值是按一定規(guī)律衰減。 二類樁樁身基本完整，樁徑略有變化（輕度縮徑），反射波波形欠規(guī)整，上下幅值基本對(duì)稱，近于自由振動(dòng)衰減規(guī)律。頻譜曲線基本規(guī)則，主峰較突出而明顯，頻峰幅值衰減雖有變 化，但其他頻峰與主峰幅值相比較小。 三類樁樁身完整性差，樁身局部斷裂，嚴(yán)重縮徑或混凝土嚴(yán)重離析，反射波波形不規(guī)整，上下幅值不對(duì)稱，波形曲線不按自由振動(dòng)衰減。頻譜曲線出現(xiàn)雙峰或多峰形，頻峰幅值不按規(guī)律衰減，主峰之后頻峰偏高，其峰值比大于 0.65以上。 四類樁樁身完整性極差，判斷為短樁、斷樁，反射波波形極不規(guī)整，上下幅值極不對(duì)稱，波形紊亂，不符合自由振動(dòng)衰減規(guī)律，頻譜曲線出現(xiàn)雙峰或多峰。頻譜曲線主峰不突出，其他頻峰不按規(guī)律衰減，而峰值有時(shí)與主峰相近，有時(shí)高于主峰。 3、低應(yīng)變反射波 法的特點(diǎn) 低應(yīng)變反射法與傳統(tǒng)的靜載試驗(yàn)法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）操作簡單易行，測試設(shè)備輕便，成本低，不受作業(yè)條件限制，檢測快速，單樁試驗(yàn)時(shí)間僅為靜載試驗(yàn)的 1 50左右。 （ 2）檢測數(shù)量多，不破壞樁基，獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，規(guī)律性好，判讀明了簡潔，便于對(duì)樁基工程進(jìn)行普查。 （ 3）費(fèi)用低廉，單樁測試費(fèi)約為靜載試驗(yàn)的 1 30 左右，可節(jié)省靜載試驗(yàn)錨樁、堆載、設(shè)備運(yùn)輸、吊裝焊接等大量人力、物力。 三、檢測技術(shù)要點(diǎn) 1、檢測步驟（ 1）清理整平樁頭。（ 2）調(diào)試 儀器，選擇適當(dāng)參數(shù)；（ 3）將加速度傳感器垂直安放在樁頭的平整部位。（ 4）用小棰在樁頭選擇適當(dāng)?shù)哪芰考ふ?。?5）選取較為理想的波形曲線并存儲(chǔ)。（ 6）將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，對(duì)記錄曲線進(jìn)行分析、計(jì)算，并評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量。 2、檢測設(shè)備 本工程檢測使用 TK-PDS 型基樁動(dòng)測儀，該儀器采用的加速度型傳感器，橫向靈敏度低，錘擊到一個(gè)有效脈沖時(shí)，傳感器會(huì)記錄一個(gè)信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場接收計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存。錘擊力量太大太小或傳感器安裝不當(dāng)都會(huì)影響脈沖信號(hào)。 IT-SYSTEM 型樁基檢測儀發(fā)射的反射波可以檢驗(yàn)樁身混凝土的完整性，推判樁基的缺陷類型和在樁身中的位置，對(duì)樁長進(jìn)行校核，對(duì)樁身混凝土的強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行估判。 3、檢測時(shí)應(yīng)注意的問題 （ 1）樁頭的處理。在現(xiàn)場信號(hào)采集工作中，樁頭的處理是測試成功的第一關(guān)鍵，但在大多情況下，很多測試人員忽略了這一點(diǎn)。由于施工的原因，往往樁頭部分有素混凝土（浮漿），有些測試人員忽略了對(duì)樁頭的處理，直接就在素混凝土（浮漿）上進(jìn)行測試，結(jié)果無論怎么改變傳感器以及傳感器的安裝，無論怎么改變振源，測試信號(hào)都不理想，往往在測試信號(hào)的淺層部位存在較嚴(yán)重的反向脈沖。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，而且要盡量平整、干凈（樁頭不要破碎、不要有雜物、不要有水）；這可以通過隨身攜帶鑿子以鑿平安裝點(diǎn)和錘擊點(diǎn)或委托施工方在測試前幫忙進(jìn)行樁頭處理，這樣有利于傳感器的安裝和力棒的錘擊。 （ 2）傳感器的安裝。傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場信號(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，測試信號(hào)也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。 對(duì)實(shí)心樁的測試，傳感器安裝位置宜為距樁心 2/33/4 半徑處；對(duì)空心樁的測試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面 上，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）擊振點(diǎn)及擊振方式的選擇。擊振信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)現(xiàn)場信號(hào)的采集同樣影響較大，對(duì)實(shí)心樁的測試，擊振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中心；對(duì)空心樁的測試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成 90 夾角，擊振點(diǎn)位置宜在樁壁厚的 1/2 處。 對(duì)長大樁測試一般應(yīng)當(dāng)用力棒或大鐵球或擊振，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，樁底及深部缺陷的信號(hào)反射較強(qiáng)烈。但由此很容易代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)，建議用小釘錘或鋼筋進(jìn)行擊振，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和位置。 （ 4）傳感器的影響。目前大多數(shù)測試人員在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測試時(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，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，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)測試所采集到的波形曲線，沒有振蕩，缺陷反應(yīng)明顯。所以我個(gè)人建議在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測試時(shí)選用高靈敏度加速度計(jì)檢測。 （ 5）樁周土層的影響。在對(duì)基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測試時(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，還受到樁周土層的土模量大小的影響。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。 （ 6）波形指數(shù)放大的優(yōu)缺點(diǎn)。在現(xiàn)場信號(hào)采集過程中，樁底反射信號(hào)不明顯的情況經(jīng)常發(fā)生，這時(shí)指數(shù)放大是非常有用的一種功能，它可以確保在樁頭信號(hào)不削波的情況下，使樁底部信號(hào)得以清晰地顯現(xiàn)出來。但有些測試人員認(rèn)為它使波形失真，過分突出了樁深部的缺陷，這種觀點(diǎn)有一定的道理，過分的指數(shù)放大甚至有可能人為地造出一個(gè)樁底反射。但是如果結(jié)合原始波形，適當(dāng)?shù)貙?duì)波形進(jìn)行指數(shù)放大，作為顯示深 部缺陷和樁底的一種手段，它還是一種非常有用的功能。 （ 7）濾波的影響。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。 四、結(jié)束語 本工程共施工 526 根機(jī)械鉆孔灌注樁，檢測 526 根基樁，其中：完整樁： 326 根，占檢測基樁總數(shù)的 62%；一般樁： 200 根，占檢測基樁總數(shù)的 38%；缺陷樁：無。樁長均滿足設(shè)計(jì)要求，樁身質(zhì)量均合格。 就目前國內(nèi)的技術(shù)狀況及實(shí)際工程情況而言，筆者認(rèn)為，利用低應(yīng)變反射波法簡便、快捷、高效的檢測特點(diǎn)，輔以超聲透射法或鉆芯法檢測，可以避免誤差，提高檢測的精確度，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量檢測工作，是基樁無損檢測的一種重要方法。 參考文獻(xiàn)： 1潘燕玲 .樁基檢測中低應(yīng)變動(dòng)測的應(yīng)用分析 J.勘察、測繪與測試技術(shù)， 2007(11) 2余繼寶 .低應(yīng)變反射波測樁技術(shù)的應(yīng)用 J.檢測試驗(yàn)與測量， 2007(01) 閱讀相關(guān)文檔 :淺談先張預(yù)應(yīng)力空心板施工質(zhì)量控制 斜拉橋斜曲型主塔施工工藝 淺談水泥混凝土路面施工質(zhì)量控制 淺談水泥混凝土橋面鋪裝施工質(zhì)量控制 淺談水泥土攪拌樁截滲墻在堤壩加固工程的應(yīng)用 淺談如何加強(qiáng)客戶安全用電管理 淺談攤鋪機(jī)的使用與維護(hù)保養(yǎng) 淺談高層建筑施工安全管理 水利工程質(zhì)量管理探析 基于高壓輸電環(huán)境的 G