樁基完整性低應(yīng)變?cè)囼?yàn)試驗(yàn)方法

1樁基完整性（低應(yīng)變實(shí)驗(yàn)）1.1普通規(guī)定：低應(yīng)變反射波法合用范疇為：混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁及CFG樁。對(duì)樁身截面多變且變化幅度較大灌注樁，應(yīng)采用其它辦法輔助驗(yàn)證低應(yīng)變法檢測(cè)的有效性。受檢樁混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不應(yīng)低于15MPa。1.2檢測(cè)原理：低應(yīng)變法現(xiàn)在國(guó)內(nèi)普遍采用低應(yīng)變反射波法，為狹義低應(yīng)變法，其通過(guò)采用瞬態(tài)沖擊的方式（瞬態(tài)激振），實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)曲線(xiàn)，以一維線(xiàn)彈性桿件模型為根據(jù)，采用一維波動(dòng)理論分析鑒定基樁的樁身完整性。因此基樁必須符合一維波動(dòng)理論規(guī)定，滿(mǎn)足平截面假定和一維線(xiàn)彈性桿件模型規(guī)定，普通規(guī)定其樁久遠(yuǎn)不不大于直徑即長(zhǎng)徑比不不大于5或瞬態(tài)激勵(lì)有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比不不大于5。1.3檢測(cè)辦法及工藝規(guī)定（1）檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作a受檢基樁混凝土強(qiáng)度最少達(dá)成設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％，或期齡不少于14天時(shí)方可報(bào)檢。b施工單位填寫(xiě)報(bào)檢表，經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)后，最少提前2天提交給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員。c施工單位向檢測(cè)單位提供基樁工程有關(guān)參數(shù)和資料。d檢測(cè)前，施工單位做好下列準(zhǔn)備工作：①剔除樁頭，使樁頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高。②規(guī)定受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件基本相似。③灌注樁要鑿去樁頂浮漿或松散破損部分，并露出堅(jiān)硬的混凝土表面。④樁頂表面平整干凈且無(wú)積水。⑤實(shí)心樁的第三方位置打磨出直徑約10cm的平面，平面確保水平，不要帶斜坡；在距樁第三方2/3半徑處，對(duì)稱(chēng)布置打磨2～4處（具體見(jiàn)圖1），直徑約為6cm的平面，打磨面應(yīng)平順光潔密實(shí)圖2不同樁徑對(duì)應(yīng)打磨點(diǎn)數(shù)及位置示意圖圖2不同樁徑對(duì)應(yīng)打磨點(diǎn)數(shù)及位置示意圖⑥當(dāng)樁頭與墊層相連時(shí)，相稱(chēng)于樁頭處存在很大的截面阻抗變化，會(huì)對(duì)測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生影響。因此，測(cè)試前應(yīng)將樁頭側(cè)面與斷層斷開(kāi)。⑦準(zhǔn)備黃油1～2包，作為測(cè)試耦合劑用。⑧在基坑內(nèi)檢測(cè)，應(yīng)提前將基坑內(nèi)水抽干，并搭設(shè)好梯子，便于上下。e收集受檢樁的有關(guān)技術(shù)資料，涉及工程概況、基樁的設(shè)計(jì)參數(shù)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料以及施工統(tǒng)計(jì)狀況；f安裝傳感器。傳感器的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集影響較大，傳感器的安裝須通過(guò)黃油、凡士林或橡皮泥等藕合劑與樁面緊密粘接，并與樁頂面垂直；g根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況選擇適宜的激振設(shè)備、傳感器，檢查系統(tǒng)各部分之間與否連接良好，確認(rèn)系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)。1.4數(shù)據(jù)采集a通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)選定激振錘和激振參數(shù)。短樁或淺部缺點(diǎn)樁的檢測(cè)宜采用輕錘短脈沖激振；長(zhǎng)樁、大直徑樁或深部缺點(diǎn)的檢測(cè)宜采用重錘寬脈沖激振；在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，可在激振部位平鋪薄層橡膠墊以獲取更加好的實(shí)測(cè)信號(hào)。通過(guò)變化力錘的重量及錘頭材料，可變化沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成分。錘頭剛度較小時(shí)，沖擊入射波脈沖較寬，含低頻成分多，沖擊力大小相似時(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)或下部缺點(diǎn)的識(shí)別；錘頭剛度較大時(shí)，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多，沖擊力大小相似時(shí)，雖其能量較小，但更適合于樁身淺部缺點(diǎn)的識(shí)別及定位。對(duì)于長(zhǎng)樁，應(yīng)當(dāng)先采用低頻檢波器，重錘敲擊來(lái)獲得實(shí)測(cè)曲線(xiàn)，再用高頻檢波器、輕錘敲擊來(lái)獲得淺部鑒別曲線(xiàn)。b采集樁身的波形信號(hào)時(shí)，調(diào)節(jié)增益和激振頻率使樁身（特別是樁身下部）的反射特性清晰、重復(fù)性好。各測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的有效信號(hào)數(shù)不適宜少于3個(gè)，波形含有良好的一致性。c對(duì)存在缺點(diǎn)的樁應(yīng)選用多個(gè)激振頻率進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)，獲取足夠的缺點(diǎn)特性分析資料。1.5數(shù)據(jù)分析與鑒定a樁身平均波速的擬定；b對(duì)波形、波幅、頻率等信號(hào)特性進(jìn)行分析，并結(jié)合受檢樁的成樁工藝、地質(zhì)條件和施工狀況識(shí)別斷樁縮頸、擴(kuò)頸等樁身缺點(diǎn)；c進(jìn)行樁身完整性類(lèi)別鑒定，樁身完整性類(lèi)別應(yīng)按表3-2和表3-3原則鑒定；d當(dāng)實(shí)測(cè)信號(hào)所反映的樁身信息(如超出有效檢測(cè)范疇、樁底反射不明顯、實(shí)測(cè)信號(hào)無(wú)規(guī)律等)局限性以分析和評(píng)價(jià)樁身完整性，應(yīng)結(jié)合其它檢測(cè)辦法進(jìn)行樁身完整性鑒定。1.6復(fù)測(cè)驗(yàn)證與解決a對(duì)于樁身淺部存在缺點(diǎn)，擬采用開(kāi)挖法（開(kāi)挖深度普通在1～8m范疇內(nèi)，條件允許的狀況下可適宜增加開(kāi)挖深度）進(jìn)行驗(yàn)證；b若樁身波速偏低或懷疑混凝土強(qiáng)度不夠時(shí)，分析強(qiáng)度低的多個(gè)因素，若對(duì)比其它同等條件的樁后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度等級(jí)仍然存在波速異常，應(yīng)建議業(yè)主、監(jiān)理等有關(guān)部門(mén)采用其它檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)。c若發(fā)現(xiàn)樁身深部存在缺點(diǎn)或樁底沉渣過(guò)厚時(shí)，應(yīng)當(dāng)如實(shí)向業(yè)主、監(jiān)理提出采用工程鉆機(jī)抽芯驗(yàn)證申請(qǐng)，并提交檢測(cè)原始資料，對(duì)有爭(zhēng)議性的檢測(cè)結(jié)論，應(yīng)當(dāng)提出第三方驗(yàn)證的申請(qǐng)進(jìn)行仲裁。1.7成果報(bào)告的編寫(xiě)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—）強(qiáng)制規(guī)定低應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告應(yīng)給出樁身完整性檢測(cè)的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線(xiàn)，除此之外，檢測(cè)報(bào)告還應(yīng)涉及下列內(nèi)容：a工程概述及巖土工程條件描述；b檢測(cè)辦法、原理、儀器設(shè)備和過(guò)程敘述；c受檢樁的樁號(hào)、樁位平面圖和有關(guān)的施工統(tǒng)計(jì)；d樁身波速取值；e樁身完整性描述、缺點(diǎn)的位置及樁身完整性類(lèi)別；f時(shí)域信號(hào)時(shí)段所對(duì)應(yīng)的樁身長(zhǎng)度標(biāo)尺、指數(shù)或線(xiàn)性放大的范疇及倍數(shù)；或幅頻信號(hào)分析的頻率范疇、樁底或樁身缺點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相鄰諧峰間的頻差；g必要的闡明和建議，例如對(duì)擴(kuò)大或驗(yàn)證檢測(cè)的建議?？偠灾浼夹g(shù)流程如圖3所示:圖3瞬態(tài)激振時(shí)域頻域分析法測(cè)樁技術(shù)流程1.8數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量評(píng)定低應(yīng)變的樁身完整性分析應(yīng)嚴(yán)格地按照國(guó)家及部委頒發(fā)的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和原則執(zhí)行，以時(shí)域曲線(xiàn)為主，輔以頻域分析，并結(jié)合施工狀況、巖土工程勘察資料和波形特性等因素進(jìn)行綜合分析鑒定。當(dāng)在樁頂施加一激振后，彈性波沿樁身傳輸?shù)囊?guī)律滿(mǎn)足一維波動(dòng)方程，以下式：式中：—縱波波速—樁的彈性模量—樁截面積—樁身材料密度彈性波在傳輸過(guò)程中會(huì)對(duì)樁身阻抗（）的變化作出響應(yīng)，假設(shè)樁身由、、、變?yōu)椤?、、，根?jù)平面彈性波傳輸理論，其反射系數(shù)為：式中：—反射系數(shù)—樁身材料密度—縱波波速—樁截面積a統(tǒng)計(jì)法擬定樁身波速平均值為分析時(shí)域、頻域曲線(xiàn)所反映的樁身波阻抗變化狀況、核算樁底信號(hào)并擬定樁身缺點(diǎn)位置，首先需要擬定樁身波速及其平均值。在樁長(zhǎng)已知、樁底反射信號(hào)明確的前提下，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相似的基樁中，選用不少于5根Ⅰ類(lèi)樁的樁身波速按下列計(jì)算平均值： (1) (2)式中—樁身波速的平均值；—第根受檢樁的樁身波速值，《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-）規(guī)定樁身波速離散性控制在5%以?xún)?nèi)，即。b數(shù)據(jù)的分析和樁身完整性鑒定完整樁的時(shí)域波形圖比較規(guī)則、均勻、整潔，樁底反射信號(hào)明顯，平均波速也正常。完整樁的波形特性如圖3-a所示。斷樁指樁身斷裂，混凝土不持續(xù)，普通在此處有嚴(yán)重的夾泥，使此處的阻抗明顯變小，應(yīng)力波在斷樁片發(fā)生強(qiáng)反射，應(yīng)力波在樁身斷裂以上部分來(lái)回反射形成多次波，整樁信號(hào)不明顯，甚至沒(méi)有樁底反射，類(lèi)似于短的完整樁。斷樁的波形如圖3-b，斷樁的斷裂位置由下式擬定：(3)其中：為斷裂位置(m)；為完整樁波速(m/s)；為入射波與反射波的時(shí)間間隔(ms)。a:完整樁 b:斷樁 c:縮頸樁d:擴(kuò)徑樁 e:樁身混凝土膠結(jié)差（空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象）圖4樁身典型缺點(diǎn)與動(dòng)測(cè)波形特性縮頸樁和擴(kuò)徑樁都有明顯的樁底反射信號(hào)，和本工地樁身混凝土平均波速相靠近，計(jì)算樁長(zhǎng)與實(shí)際樁長(zhǎng)相符。同時(shí)在縮頸處或擴(kuò)徑處分別出現(xiàn)同相位和反相位的反射信號(hào)?？s頸樁和擴(kuò)徑樁的波形特性如圖3-c和圖3-d。樁身混凝土膠結(jié)差視其程度大小，樁身混凝土介于完整樁和斷樁之間，輕微靠近完整樁，嚴(yán)重靠近于斷樁。該類(lèi)基樁的反射信號(hào)與入射波信號(hào)同相位，同樣有樁底反射信號(hào)，但整樁混凝土傳輸速度偏低，這是樁身混凝土膠結(jié)差區(qū)別于縮頸樁的重要根據(jù)，如圖3-e。根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特性進(jìn)行樁身完整性鑒定的分類(lèi)原則和分類(lèi)見(jiàn)表3-3、3-4表3-3樁身完整性鑒定類(lèi)別時(shí)域信號(hào)特性幅頻信號(hào)特性Ⅰ2L/c時(shí)刻前無(wú)缺點(diǎn)反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差Δf≈c/2L。Ⅱ2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺點(diǎn)反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差Δf≈c/2L，輕微缺點(diǎn)產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差Δf′>c/2L。Ⅲ有明顯缺點(diǎn)反射波，其它特性介于Ⅱ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)之間Ⅳ2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺點(diǎn)反射波或周期性反射波，無(wú)樁底反射波；或因樁身淺部嚴(yán)重缺點(diǎn)使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無(wú)樁底反射波。缺點(diǎn)諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差Δf′>c/2L，無(wú)樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴(yán)重缺點(diǎn)只出現(xiàn)單一諧振峰，無(wú)樁底諧振峰。表3-4樁身完整性分類(lèi)表樁身完整性類(lèi)別分類(lèi)原則Ⅰ類(lèi)樁樁身完整Ⅱ類(lèi)樁樁身有輕微缺點(diǎn)，不會(huì)影響樁身構(gòu)造承載力的正常發(fā)揮Ⅲ類(lèi)樁樁身有明顯缺點(diǎn)，對(duì)樁身構(gòu)造承載力有影響Ⅳ類(lèi)樁樁身存在嚴(yán)重缺點(diǎn)上表并沒(méi)有列出樁身無(wú)缺點(diǎn)或