樁基低應(yīng)變分析

樁基低應(yīng)變分析低應(yīng)變反射波檢測(cè)樁身缺陷性分析黃恒英黃燕陳文摘要低應(yīng)變反射波法樁身完整性的檢測(cè)，依據(jù)彈性波理論，視樁體為一維彈性桿件而建立起來的原理，應(yīng)用在工程樁測(cè)試，但在測(cè)試技術(shù)上，有很多值得探討的問題及完善方面。本文主要從理論與工程實(shí)例結(jié)合分析，淺談基樁完整性檢測(cè)效關(guān)鍵詞低應(yīng)變反射法基樁質(zhì)量檢測(cè)工程實(shí)例驗(yàn)證與分析低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性已應(yīng)用多年，國內(nèi)外許多專家對(duì)基樁完整性檢測(cè)技術(shù)做了大量研究，并取得較為成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際工程樁測(cè)試中，根據(jù)測(cè)得的反射曲線信號(hào)，利用反射波能量初至，相位和頻率特征，來判別樁身質(zhì)量。目前在檢測(cè)中，會(huì)遇到測(cè)試效果不理想，導(dǎo)致難以識(shí)別樁底信號(hào)或樁身缺陷性質(zhì)，容易對(duì)缺陷造成誤判，漏判等現(xiàn)象。如能準(zhǔn)確地判斷樁身質(zhì)量排除工程隱患，可以確保工程質(zhì)量。本文主要是從理論結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)基樁低應(yīng)變完整性檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析和判別。二、低應(yīng)變反射波法基本機(jī)理低應(yīng)變反射波法適用于檢測(cè)混凝土的樁身完整性判定、樁身缺陷的程度及位置。置假定樁為一根均勻各向同性的一維彈性件體，根據(jù)樁的軸向振動(dòng)微分方程的建C=2L/△T①txm式中：L—測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)(m)；△T—速度波第一峰與樁底反射波峰間的時(shí)間差(ms);△tx—速度波第一峰與缺陷反射波峰的時(shí)間差(ms)；Cm—樁身波速的平均值(m/s)；根據(jù)波動(dòng)理論，彈性波在樁身內(nèi)軸向傳播的基本規(guī)律由如下方程來表達(dá)：UR=-FuxF=Z2-Z1/Z1-Z2③④⑤URux動(dòng)速度;12從上述③、④、⑤式得出，可以看出反射波相位特征與樁身缺陷的關(guān)系(見表)，以此可以判別樁身質(zhì)量。波阻抗變化波阻抗變化反射系反射波，與入射波振動(dòng)RX樁身缺陷性質(zhì)入射波初至2F=0Rx無反射波樁身完整1212F<0F>0號(hào)反相應(yīng)夾泥、斷裂擴(kuò)徑、嵌巖,擴(kuò)底三、低應(yīng)變反射波法對(duì)不同類型缺陷樁的判別特征通過上節(jié)理論推理和收集有關(guān)資料，結(jié)合一些典型樁實(shí)測(cè)情況,對(duì)各種缺陷樁完整樁實(shí)測(cè)曲線波形反射很規(guī)則，波列清晰，樁底反射波較明顯，易于讀取反射波列到達(dá)時(shí)間，樁身混凝土平均波速較高。縮頸樁的實(shí)測(cè)曲線、波形特征是在樁身缺陷處產(chǎn)生與激振脈沖相同位的第一時(shí)間到達(dá)t`反射時(shí)間較為明顯，但整樁波速不會(huì)下降，與完整樁波較為一致。擴(kuò)徑樁由于在樁身有部分?jǐn)U大的變截面，在實(shí)測(cè)曲線波形特征在擴(kuò)徑處產(chǎn)生與激振脈沖反相位的第一時(shí)間到達(dá)t`的反射波，整樁波速與完整樁較為一致。混凝土離析樁實(shí)測(cè)曲線波形特征是在缺陷處產(chǎn)生與激振脈沖同相位的反射波形，與完整樁波速相比則略有所下降，一般比完整樁的波速低200—300m/s,如果嚴(yán)重離析的情況下，反射波峰值更劇烈，波速可能顯得更低。樁身夾泥主要是灌注時(shí)反扦抽管過高，或孔壁倒塌，造成樁身混凝土夾泥現(xiàn)象，實(shí)測(cè)曲線、波形特征是在缺陷處與離析樁一樣，激振脈沖同相位的反射波形，與完整樁波速相比則有明顯下降，一般比完整樁的波速低400—600m/s左右。擴(kuò)底樁與嵌巖樁的實(shí)測(cè)波形在曲線信號(hào)反射時(shí)，其反射波的方向是和激振脈沖方向相反，擴(kuò)底樁和嵌巖樁的波形是一致的，但擴(kuò)底樁的波形反映是從擴(kuò)底位置開始算起，直到樁底反射波形出現(xiàn)為止。而嵌巖樁的波形要看樁底嵌巖情況而定，如果嵌巖程度好，樁底的嵌石堅(jiān)硬完整，其波速比混凝土的波速更為提高，那么嵌巖樁的樁底反射波形是激振脈沖方向是相反的，反之則同相。全斷樁實(shí)測(cè)曲線、波形與其它缺陷樁的波形是不一樣，因?yàn)閿鄻端谖恢?，?yīng)力波無法往下傳播，主要因在斷裂處空氣的波阻抗無窮大于混凝土波阻抗，而實(shí)測(cè)波形多次反射，反射時(shí)間間隔一致，并對(duì)反射信號(hào)就會(huì)自由震蕩慢慢的衰減下去，故無法找出樁底反射。以上是幾種典型缺陷與完整樁的判斷方法，必須要結(jié)合了解樁基成樁工藝，地質(zhì)狀況，樁的類型及形狀等。為了判斷位置及性質(zhì)更為準(zhǔn)確、可靠，須更進(jìn)一步加強(qiáng)多方面對(duì)比試驗(yàn)分析。四、模擬與工程實(shí)例驗(yàn)證分析某大院內(nèi)設(shè)有幾根不同缺陷的模擬樁，樁的施工工藝為干作業(yè)鉆孔灌注樁，陷性質(zhì)與反射波檢測(cè)分析如下：1#樁缺陷設(shè)置為縮頸樁，當(dāng)樁澆注離地面處，用塑料泡沫環(huán)填入樁身，環(huán)的經(jīng)過靜載試驗(yàn)后，再采用反射波法檢。從測(cè)試波形曲線分析，入射波后第一同相反射波在處與設(shè)埋位置為一致，第二反射即處,為底部反射，從實(shí)測(cè)結(jié)果分析和設(shè)埋缺陷形態(tài)與位置基本吻合、準(zhǔn)確。2#樁設(shè)置為全斷裂樁，在樁身澆注至離地面處放上一塊Φ380mm的油毛氈隔封，然后填入60mm厚的粘土，再放上Φ380mm的油毛氈覆蓋上面，最后續(xù)澆注砼到地面。該樁實(shí)測(cè)曲線波形，是多次反射，無法找到樁底位置，并且反射時(shí)間間隔相等，按混凝土抗壓強(qiáng)度值的波速反算,樁在約處全斷,與埋設(shè)位置基低應(yīng)變檢測(cè)與鉆芯法對(duì)比分析。東興某廣場(chǎng)住宅樓，地層地貌為粘土，細(xì)砂土、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)巖及中風(fēng)化砂質(zhì)巖，地下水較為豐富。該工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔樁。由于人工挖孔樁施工時(shí)，流砂流水較為嚴(yán)重，施工難度較大?，F(xiàn)場(chǎng)部分樁基施工完畢后采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)和鉆芯取樣對(duì)比檢測(cè)。(1)完整性工程樁20#樁長(zhǎng)為,實(shí)測(cè)曲線的反射波波形規(guī)則、波列清晰樁底反射波明顯可辨，樁底反射波初至與入射波初至同相位，樁底反射時(shí)間為,縱波波速為3716m/s?，F(xiàn)場(chǎng)鉆心法檢查，樁身砼芯呈柱狀，連續(xù)完整，表面光滑，斷口吻合，膠結(jié)好、骨料分布均勻，樁底無沉渣現(xiàn)象，底部與持力層界面清晰，對(duì)砼抽檢抗壓強(qiáng)度在—之間,屬于完整樁。鉆芯檢測(cè)結(jié)果與反射波檢測(cè)結(jié)果一致。(2)離析樁工程樁27#，樁長(zhǎng),實(shí)測(cè)曲線與完整樁不相同,入射波與反射波同相位,并在缺陷處波形非常明顯反射,反射時(shí)間為,按樁底反射到達(dá)時(shí)間為,計(jì)算出該樁實(shí)測(cè)缺陷在處。而該樁實(shí)測(cè)波速為與本工程完整樁平均波速3700m/s相比，已降底了700m/s左右，故認(rèn)為該樁身存在嚴(yán)重離析。現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，上部0—段砼芯樣連續(xù)完整,呈柱狀及短柱狀,表面光滑,斷口吻合,骨料分布較為均勻。中部—段砼芯樣較為松散，膠結(jié)較差或無膠結(jié)現(xiàn)象，取中部較為完整呈柱狀體芯樣，進(jìn)行砼試塊試壓，其最大砼抗壓強(qiáng)度為。鉆芯結(jié)果與反射波檢測(cè)法基本吻合。(3)離析(斷)樁工程樁31#，樁長(zhǎng)。該樁現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)波反射較強(qiáng)，往后同樣出現(xiàn)多次反射、其反射時(shí)間間隔相等，無法找出樁底反射位置。按本工程的完整樁平均波速3700m/s反算，該樁身在—處全斷?，F(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，樁頂上部厚度無骨料,—段芯樣表面有蜂窩、麻面，水泥滲量少，膠結(jié)較差，—段，砼芯破碎嚴(yán)重，部分砂、石分離無膠結(jié)，至樁底砼芯樣連續(xù)，呈柱狀表面光滑、斷口吻合、膠結(jié)較好，樁底與持力層接觸面清晰。該樁鉆芯結(jié)果與低應(yīng)變反射波檢測(cè)結(jié)果較為一致。3、低應(yīng)變反射波檢測(cè)與開挖驗(yàn)證(1)局部離析樁南寧市青山某單位樓房，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔樁、樁徑為，樁長(zhǎng)—不等,該工程21#樁,樁長(zhǎng)。在低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，波形曲線的樁底反射易判別。但波形在處的入射波相同有一個(gè)較強(qiáng)反射跡象,按該樁的樁底反射時(shí)間及波速3450m/s，計(jì)算出約在處存在混凝土離析.經(jīng)實(shí)地開挖至處左右,樁沿周邊400—500mm高度，約占樁徑載面積約2/5左右混凝土蜂窩孔洞，證明開挖結(jié)果和低應(yīng)變反射波法檢測(cè)結(jié)果相符。(2)鉆孔灌注樁的樁身橫截面斷裂南寧市五一路某基地職工集資樓，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，用低應(yīng)變反射波抽檢1#樁時(shí)，波形曲線無樁底反射，并波形曲線有強(qiáng)烈的多次反射，第一次樁間反射時(shí)間為,按本工程完整樁平均波速3500m/s計(jì)算，樁身在左右為斷裂位置。根據(jù)施工記錄，該樁在施工過程中灌注設(shè)備出現(xiàn)故障，停留一段時(shí)間后再續(xù)灌，由于出現(xiàn)故障后未及時(shí)處理，造成斷樁。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)開挖至處,樁身夾有較厚泥漿,混凝土上、下段不能連接。開挖結(jié)果與低應(yīng)變反射波法檢測(cè)結(jié)果完全一致。五、低應(yīng)變反射波測(cè)試應(yīng)注意的幾點(diǎn)技術(shù)。樁身缺陷性質(zhì)及位置的判別，與其它因素有關(guān)。比如成樁工藝、樁長(zhǎng)樁徑樁周土、樁身砼養(yǎng)護(hù)齡期等，都會(huì)影響波形反射計(jì)算與確定，本文論述中，針對(duì)檢測(cè)中常遇到部分樁存在問題的分析。但就測(cè)試本身來說，要想獲得較準(zhǔn)確的分析結(jié)果，除了有一套完好儀器設(shè)備以外，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員素質(zhì)，測(cè)試技術(shù)也是至關(guān)重要，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作準(zhǔn)備不應(yīng)小看，比如樁頭浮漿清理平整至堅(jiān)硬砼面，對(duì)樁應(yīng)進(jìn)行多次1、傳感器的安裝。將加速度或速度傳感器安裝在平整，堅(jiān)實(shí)的混凝土面上。盡量用少量耦合劑，使傳感器與樁面保持良好的接觸，以便更有效地接收到樁的反射2、測(cè)試前儀器設(shè)備的調(diào)試。在傳感器安裝后，根據(jù)工程樁的施工情況，對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)置測(cè)試有關(guān)參數(shù)，反復(fù)幾次擊振信號(hào)，觀察儀器，接收是否正常。3、激振源選擇。激振應(yīng)有足夠能量，使