樁基完整性低應(yīng)變?cè)囼?yàn)試驗(yàn)方法

1、1樁基完整性(低應(yīng)變?cè)囼?yàn))1.1一般規(guī)定:CFG(1)低應(yīng)變反射波法適用范圍為：混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁及(2)對(duì)樁身截面多變且變化幅度較大灌注樁，應(yīng)采用其他方法輔助驗(yàn)證低應(yīng)變法檢測(cè)的有效性。(3)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15MPa1.2 檢測(cè)原理：低應(yīng)變法目前國(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，以一維線彈性桿件模型為依據(jù)，采用一維波動(dòng)理論分析判定基樁的樁身完整性。因此基樁必須符合一維波動(dòng)理論要求，滿足平截面假定和一維線彈性桿件模型要求，一般要求其樁長(zhǎng)遠(yuǎn)大于直徑即長(zhǎng)徑比大于5或瞬

2、態(tài)激勵(lì)有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比大于5。1.3 檢測(cè)方法及工藝要求(1)檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作a受檢基樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,或期齡不少于14天時(shí)方可報(bào)檢。b施工單位填寫報(bào)檢表，經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)后，至少提前2天提交給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人c施工單位向檢測(cè)單位提供基樁工程相關(guān)參數(shù)和資料。d檢測(cè)前，施工單位做好以下準(zhǔn)備工作：剔除樁頭，使樁頂標(biāo)高為設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高。要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件基本相同。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。樁頂表面平整干凈且無積水。實(shí)心樁的第三方位置打磨出直徑約10cm的平面，平面保證水平，不要帶斜坡；在距樁0.

3、8m<Dc1.25mD<0.8m第三方2/3半徑處，對(duì)稱布置打磨24處(具體見圖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1.25m<D<2.0m圖2不同樁徑對(duì)應(yīng)打磨點(diǎn)數(shù)及位置示意圖當(dāng)樁頭與墊層相連時(shí)，相當(dāng)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。準(zhǔn)備黃油12包，作為測(cè)試耦合劑用。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搜集受檢樁的相關(guān)技術(shù)資料，包括工程概況、基樁的設(shè)計(jì)參數(shù)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料以及施工記錄情況；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

4、，傳感器的安裝須通過黃油、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)情況選擇合適的激振設(shè)備、傳感器，檢查系統(tǒng)各部分之間是否連接良好，確認(rèn)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。1.4 數(shù)據(jù)采集a通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)選定激振錘和激振參數(shù)。短樁或淺部缺陷樁的檢測(cè)宜采用輕錘短脈沖激振；長(zhǎng)樁、大直徑樁或深部缺陷的檢測(cè)宜采用重錘寬脈沖激振；在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，可在激振部位平鋪薄層橡膠墊以獲取更好的實(shí)測(cè)信號(hào)。通過改變力錘的重量及錘頭材料，可改變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，沖擊力大小相同時(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)或下部缺陷的識(shí)別

5、；錘頭剛度較大時(shí)，沖擊入射波脈沖較窄，含高頻成分較多，沖擊力大小相同時(shí)，雖其能量較小，但更適合于樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。對(duì)于長(zhǎng)樁，應(yīng)該先采用低頻檢波器，重錘敲擊來獲得實(shí)測(cè)曲線，再用高頻檢波器、輕錘敲擊來獲得淺部鑒別曲線。b采集樁身的波形信號(hào)時(shí)，調(diào)整增益和激振頻率使樁身（特別是樁身下部）的反射特征清晰、重復(fù)性好。各測(cè)點(diǎn)記錄的有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)，波形具有良好的一致性。c對(duì)存在缺陷的樁應(yīng)選用多種激振頻率進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)，獲取足夠的缺陷特征分析資料。1.5 數(shù)據(jù)分析與判定a樁身平均波速的確定；b對(duì)波形、波幅、頻率等信號(hào)特征進(jìn)行分析，并結(jié)合受檢樁的成樁工藝、地質(zhì)條件和施工情況識(shí)別斷樁縮頸、擴(kuò)頸等樁身缺

6、陷；c進(jìn)行樁身完整性類別判定，樁身完整性類別應(yīng)按表3-2和表3-3原則判定；d當(dāng)實(shí)測(cè)信號(hào)所反映的樁身信息（如超過有效檢測(cè)范圍、樁底反射不明顯、實(shí)測(cè)信號(hào)無規(guī)律等）不足以分析和評(píng)價(jià)樁身完整性，應(yīng)結(jié)合其它檢測(cè)方法進(jìn)行樁身完整性判定。1.6 復(fù)測(cè)驗(yàn)證與處理a對(duì)于樁身淺部存在缺陷，擬采用開挖法（開挖深度一般在18m范圍內(nèi)，條件允許的情況下可適當(dāng)增加開挖深度）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)度低的各種原因，若對(duì)比其余同等條件的樁后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度等級(jí)依然存在波速異常，應(yīng)建議業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)部門采用其它檢測(cè)手段進(jìn)行檢測(cè)。c若發(fā)現(xiàn)樁身深部存在缺陷或樁底沉渣過厚時(shí)，應(yīng)該如實(shí)向業(yè)主、監(jiān)理提出采用工

7、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)該提出第三方驗(yàn)證的申請(qǐng)進(jìn)行仲裁。1.7 成果報(bào)告的編寫建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(JGJ106-2014)強(qiáng)制要求低應(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，除此之外，檢測(cè)報(bào)告還應(yīng)包括以下內(nèi)容：a工程概述及巖土工程條件描述；b檢測(cè)方法、原理、儀器設(shè)備和過程敘述；c受檢樁的樁號(hào)、樁位平面圖和相關(guān)的施工記錄；d樁身波速取值；e樁身完整性描述、缺陷的位置及樁身完整性類別；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)或線性放大的范圍及倍數(shù)；或幅頻信號(hào)分析的頻率范圍、樁底或樁身缺陷對(duì)應(yīng)的相鄰諧峰間的頻差；g必要的說明和建議，比如對(duì)擴(kuò)大或驗(yàn)證檢測(cè)

8、的建議。綜上所述，其技術(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)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以時(shí)域曲線為主，輔以頻域分析，并結(jié)合施工情況、巖土工程勘察資料和波形特征等因素進(jìn)行綜合分析判定。-2二u-:t2當(dāng)在樁頂施加一激振后，彈性波沿樁身傳播的規(guī)律滿足一維波動(dòng)方程，如下式:2二U八V7:0-2.X式中：V一縱波波速E樁的彈性模量A一樁截面積a一樁身材料密度彈性波在傳播過程中會(huì)對(duì)樁身阻抗(Z=PVA)的變化作出響應(yīng)，假設(shè)樁身由人、巳、R、V1變?yōu)锳2、E2、02、V2,根據(jù)平面彈性波傳播理論，其反射系數(shù)為:式

9、中:Rv反射系數(shù)p一樁身材料密度V一縱波波速A一樁截面積a統(tǒng)計(jì)法確定樁身波速平均值為分析時(shí)域、頻域曲線所反映的樁身波阻抗變化情況、核實(shí)樁底信號(hào)并確定樁身缺陷位置，首先需要確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、成樁工藝相同的基樁中，選取不少于5根I類樁的樁身波速按下列計(jì)算平均值：(1)(2)式中Vm一樁身波速的平均值;Vi第i根受檢樁的樁身波速值，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(JGJ106-2014)要求樁身波速離散性控制在5犯內(nèi)，即Vi-%/Vm-5%ob數(shù)據(jù)的分析和樁身完整性判定完整樁的時(shí)域波形圖比較規(guī)則、均勻、整齊，樁底反射信號(hào)明顯，平均波速也正常。完

10、整樁的波形特征如圖3-a所示。斷樁指樁身斷裂，混凝土不連續(xù)，一般在此處有嚴(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回反射形成多次波，整樁信號(hào)不明顯，甚至沒有樁底反射，類似于短的完整樁。斷樁的波形如圖3-b,斷樁的斷裂位置由下式確定：L-Vt2(3)(3)其中：L'為斷裂位置(m);V,為完整樁波速(m/s);&t為入射波與反射波的時(shí)間間隔(ms)。<“Ct>>Q*?J5Ba: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樁身典型缺陷與動(dòng)測(cè)波形特征縮頸樁和擴(kuò)徑樁都有明顯的樁底反射信

11、號(hào)，和本工地樁身混凝土平均波速相接近，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)徑樁的波形特征如圖3-c和圖3-do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，輕微接近完整樁，嚴(yán)重接近于斷樁。該類基樁的反射信號(hào)與入射波信號(hào)同相位，同樣有樁底反射信號(hào)，但整樁混凝土傳播速度偏低，這是樁身混凝土膠結(jié)差區(qū)別于縮頸樁的重要依據(jù)，如圖3-e。依據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特征進(jìn)行樁身完整性判定的分類標(biāo)準(zhǔn)和分類見表3-3、3-4表3-3樁身完整性判定類別時(shí)域信號(hào)特征幅頻信號(hào)特征I2L/c時(shí)刻前尢缺陷反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻

12、差A(yù)fc/2L。n2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波；有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差A(yù)f=c/2L,輕微缺陷產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差A(yù)f'>c/2L。m有明顯缺陷反射波，其他特征介于n類和W類之間2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無樁底反射波。缺陷諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差f'>c/2L,無樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰。表3-4樁身完整性分類表樁身完整性類別分類原則I類樁樁身完整n類樁樁身有輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮出類樁樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響IV類樁樁身存在嚴(yán)重缺陷上表并沒有列出樁身無缺陷或有