低應(yīng)變樁基檢測方法探討

1、<p>　　低應(yīng)變樁基檢測方法探討</p><p>　　摘要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，樁基檢測作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。采用低應(yīng)變反射波法判斷樁身質(zhì)量，具有檢測速度快、經(jīng)濟(jì)，便于全面普查樁的質(zhì)量、判別樁的完整性和質(zhì)量缺陷等特點(diǎn)，是一種值得推廣的方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：低應(yīng)變檢測；樁基；缺陷 </p

2、><p>　　中圖分類號： U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著我國建筑事業(yè)的發(fā)展，樁基已成為一種重要的基礎(chǔ)形式，在高層建筑、重型廠房、橋梁、港口、碼頭、海上采油平臺、核電站工程以及地震區(qū)、軟土地區(qū)、濕陷性黃土地區(qū)、膨脹土地區(qū)和凍土地區(qū)的地基處理中得到廣泛地應(yīng)用。樁基工程除因受巖土工程條

3、件、基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樁土體系相互作用、施工以及專業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)等關(guān)聯(lián)因素的影響而具有復(fù)雜性外，樁的施工還具有高度的隱蔽性，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題難，事故處理更難。因此，樁基檢測工作是整個(gè)樁基工程中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有提高樁基檢測工作的質(zhì)量和檢測評定結(jié)果的可靠性，才能真正地確保樁基工程的質(zhì)量與安全。如何快速準(zhǔn)確地檢驗(yàn)工程樁的質(zhì)量，以滿足日益增長的樁基工程的需要是目前土木工程界十分關(guān)心的問題，也是長期以來國內(nèi)外許多學(xué)者、研究人員和工程技術(shù)人員從事的

4、一個(gè)研究課題。 </p><p>　　一、低應(yīng)變法樁基檢測簡介 </p><p>　　低應(yīng)變法檢測樁基時(shí)，操作簡便、快捷，并能較好地反映樁基質(zhì)量，因此得到了廣泛的應(yīng)用。樁基采用低應(yīng)變法進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)，應(yīng)預(yù)先在樁頂設(shè)置傳感器，然后用小錘敲擊樁頂，使樁產(chǎn)生應(yīng)力波信號，進(jìn)而傳遞到傳感器中，這樣就可以根據(jù)應(yīng)力波理論研究樁土體系的動態(tài)響應(yīng)，通過反演分析得到樁基的頻率信號和速度信號，最終獲得關(guān)于樁基質(zhì)

5、量的分析結(jié)果。 </p><p>　　應(yīng)力放射波法假設(shè)樁基為一維截面的勻質(zhì)桿件，具有連續(xù)彈性，其沿樁身傳播的應(yīng)力波不受周圍土體的影響，它以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征作為研究對象，從而尋找樁基質(zhì)量問題。檢測時(shí)，先用小錘敲擊樁頂，施加一個(gè)瞬態(tài)振動，從而在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，大部分應(yīng)力波將在樁內(nèi)傳播，這是因?yàn)橹車馏w與樁體對應(yīng)力波的抗阻性能相差太大，當(dāng)波長L＞＞樁徑D，應(yīng)力波波長λ＞＞D 時(shí)，可以將樁看做一維桿件，從而可

6、以運(yùn)用一維桿波動方程計(jì)算應(yīng)力波在樁內(nèi)的傳播。當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，缺陷部位就會形成波阻抗差異界面，垂直入射的應(yīng)力波傳遞到缺陷部位時(shí)，就會產(chǎn)生透射波和反射波，其中透射波將會繼續(xù)向下傳播，而反射波又會沿著樁身回傳到樁頂，這樣就可以根據(jù)樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮盏降姆瓷洳ǖ恼穹?、相位、頻率等特征，同時(shí)結(jié)合施工記錄、地層資料等，準(zhǔn)確判斷樁的性質(zhì)。 </p><p>　　二、低應(yīng)變檢測樁基的原理 </p><p>

7、;　　2.1、基樁低應(yīng)變動力檢測反射波法的基本原理是在樁身頂部進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面(如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位)或樁身截面面積變化(如縮徑或擴(kuò)徑)部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接受放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速，以判斷樁身完整性及估計(jì)混凝土強(qiáng)度等級。還可根據(jù)波速和樁底反射波到達(dá)時(shí)間對樁的實(shí)際長度加以核對。 </p><p>　　2

8、.2、低應(yīng)變反射波法檢測樁體完整性的基本模型反射波法是建立在一維波動理論的基礎(chǔ)上的。假設(shè)樁為質(zhì)地均勻、各向同性的一維線彈性體（樁的長度遠(yuǎn)大于直徑，且入射波波長入大于樁的直徑），當(dāng)用手錘在樁項(xiàng)敲擊時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力波在樁身傳播滿足一維波動方程。在推導(dǎo)樁的縱向振動方程時(shí)，作以下基本假設(shè)：a、樁身視為一維桿件；b、材料均勻，視為彈性材料；c、樁身橫截面上應(yīng)力分布均勻，波阻抗可以被識別。 </p><p>　　三、低應(yīng)變檢測

9、樁基方法的具體操作 </p><p>　　3.1、前期準(zhǔn)備工作。進(jìn)場前應(yīng)預(yù)先搜集工程的成樁工藝、樁的直徑、樁的長度、成樁時(shí)間、樁的強(qiáng)度等信息；進(jìn)場后，不要急于測試樁基質(zhì)量，而應(yīng)該充分了解樁的施工質(zhì)量，觀察、敲擊樁頭，檢查樁頭是否干燥、緊固、含有泥漿等；確定樁頭達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將其清理干凈，確保樁頭平整無破損，此外，為方便傳感器的安裝，需要用砂輪打磨出3～4 個(gè)直徑8～10cm 的光面。 </p>&

10、lt;p>　　3.2、采集野外數(shù)據(jù)。低應(yīng)變法實(shí)際上就是利用反射波來檢測樁的質(zhì)量，而反射波法效果的好壞與振源有很大關(guān)系，也就是說，不同的錘擊方式會形成不同的振源，從而造成差異巨大的曲線。通常情況下，要想獲得樁底反射信號，大錘適合于大樁，小錘適合于小樁，而長度較大的樁則適合于脈沖寬的擊振源。進(jìn)行現(xiàn)場檢測時(shí)，應(yīng)該具體情況具體分析，采取相應(yīng)的擊振方式，對于疑點(diǎn)較多的樁，可以更換傳感器的位置進(jìn)行對比分析，也可以使用多種擊振方式綜合分析，從而

11、得出正確的結(jié)論。 </p><p>　　作為接受樁身反射信號的關(guān)鍵設(shè)備，傳感器性能的好壞對波形的采集質(zhì)量有著決定性作用，因此，選用合適類型的傳感器就顯得尤為重要，一般而言，選用輕型傳感器和電纜，有利于跟蹤響應(yīng)，此外，傳感器的安裝也很重要，務(wù)必使樁體與傳感器緊密接觸，不要用手按傳感器，使用黃油可以有效提高傳感器的安裝質(zhì)量。力棒容易產(chǎn)生二次沖擊從而引起信號失真，為此，最好對現(xiàn)場擊錘人員展開相應(yīng)培訓(xùn)，從而掌握敲擊質(zhì)量。

12、 </p><p>　　3.3、數(shù)據(jù)的分析處理。應(yīng)力反射波法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如費(fèi)用小、方便快捷、測點(diǎn)廣等，成為當(dāng)前使用的較為有效的樁基質(zhì)量檢測方法，但是自身也存在一些缺陷，其應(yīng)用也受到了一定程度的限制?，F(xiàn)就影響鉆孔、挖孔樁缺陷的因素進(jìn)行分析，具體分析如下：完整樁。樁體質(zhì)量好時(shí)，樁底反射信號明顯，反射波形光滑，波速正常；樁縮頸。樁使用鋼護(hù)筒時(shí)，有可能引起樁縮頸，從而形成假缺陷柱波形；樁發(fā)生斷裂時(shí)的反射。樁斷裂后，其波

13、形曲線的波峰較為明顯，而柱底信號卻不明顯，可以根據(jù)樁的平均波速求得具體的斷樁位置。 </p><p>　　四、低應(yīng)變檢測樁基基礎(chǔ)的自身缺陷 </p><p>　　低應(yīng)變法在其使用過程中仍然存在一些問題，這也影響了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。低應(yīng)變法依賴于靜動對比系數(shù)，為此需要根據(jù)不同的樁型條件和不同的地質(zhì)條件建立靜動對比系數(shù)數(shù)據(jù)庫，工作量巨大；難以定量分析。目前低應(yīng)變法只能依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判

14、斷，為此，研究人員一直致力于開發(fā)低應(yīng)變波形的擬合分析方法，目前取得了一些進(jìn)展，但是仍然需要進(jìn)一步的開發(fā)研究；實(shí)際測量過程中，應(yīng)力波的傳播會受到樁側(cè)土阻力尤其是動土阻力的影響，具體如下：a、缺陷反射波的幅值受到影響；b、應(yīng)力波衰減速度大大增加；c、土阻力波的出現(xiàn)，限制了樁可以測量的長度。一般樁基直徑不超過1.8m，可測樁長度為6-60m 時(shí)測量效果較好。 </p><p><b>　　參考材料 </

15、b></p><p>　　[1]. 俞榮金：低應(yīng)變檢測技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究2012年第17期。 </p><p>　　[2]. 鄭大軒：簡述低應(yīng)變反射波在樁基礎(chǔ)檢測中的應(yīng)用[J]. 中小企業(yè)管理與科技2010年第7期。 </p><p>　　[3]. 周宇、鄧新明：低應(yīng)變檢測技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用[J]. 廣西水利水電2007年第1