樁基低應(yīng)變分析.

1、低應(yīng)變反射波檢測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，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)用在工程樁測試，但在測試技術(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例結(jié)合分析，淺談基樁完整性檢測效果。關(guān)鍵詞低應(yīng)變反射法基樁質(zhì)量檢測工程實例驗證與分析一、前言低應(yīng)變反射波法檢測樁身完整性已應(yīng)用多年，國內(nèi)外許多專家對基樁完整性檢測技術(shù)做了大量研究，并取得較為成熟的技術(shù)經(jīng)驗。在實際工程樁測試中，根據(jù)測得的反射曲線信號，利用反射波能量初至，相位和頻率特征，來判別樁身質(zhì)量。目前在檢測中，會遇到測試效果不理想，導(dǎo)致難以識別樁底信號或樁身缺陷性質(zhì)，容易

2、對缺陷造成誤判，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)合工程實例，對基樁低應(yīng)變完整性檢測技術(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混凝土的樁身完整性判定、樁身缺陷的程度及位置。假定樁為一根均勻各向同性的一維彈性件體，根據(jù)樁的軸向振動微分方程的建立和求解，設(shè)樁身混凝土的波速C及樁身缺陷的深度L可按下列公式計算：C=2L/ATL、=1/2CAtxm式中：L測點下樁長（m）；T速度波第一峰與樁底反射波峰間的時間差（ms）;tx速度波第一峰與缺陷反射波峰的時間差（ms）；Cm一樁身波速的平均值（m/s）；根據(jù)波動理論，彈性波在樁

3、身內(nèi)軸向傳播的基本規(guī)律由如下方程來表達(dá)：6R二F6xUR二-FuxF=Z2-Z1/Z1-Z26R,6x分別為反射波,入射波應(yīng)力;UR,ux分別為反射波,入射波的質(zhì)點振動速度;F為反射系數(shù);Z1和Z2為反射界面兩側(cè)介質(zhì)的廣義波阻抗（假設(shè)彈性波從Z介質(zhì)進(jìn)入1Z介質(zhì)）。2從上述、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。波阻抗變化狀反射系數(shù)F反射波，與入射波振動速度變化UURX反射波初至、入射波初至樁身缺陷性質(zhì)況ZZ=Z12F=0u(u)=0Rx無反射波樁身完整ZZ12F0同號同相位縮頸、離析、夾泥、斷裂Z0冃口異號反相應(yīng)擴(kuò)徑、嵌巖，擴(kuò)底三、低應(yīng)變反射波法對不同類

4、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)合一些典型樁實測情況,對各種缺陷樁的判別歸納如下幾點:1、完整樁完整樁實測曲線波形反射很規(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)時間，樁身混凝土平均波速較高。2、縮頸樁縮頸樁的實測曲線、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間到達(dá)t反射時間較為明顯，但整樁波速不會下降，與完整樁波較為一致。3、擴(kuò)徑樁擴(kuò)徑樁由于在樁身有部分?jǐn)U大的變截面，在實測曲線波形特征在擴(kuò)徑處產(chǎn)生與激振脈沖反相位的第一時間到達(dá)t的反射波,整樁波速與完整樁較為一致。13工地名稱樁號11-02J樁徑m1.2樁長m6.50波速m/.|3916檢測日期02-3

5、-21碇強(qiáng)度設(shè)計值C30完聖件評價|距樁頂2.9m左右擴(kuò)頸完整性分類I類4、離析樁混凝土離析樁實測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200300m/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。工地名稱1|樁號1-f|樁長6.00|波速m/s3726.71檢測日期12001.09.04妊強(qiáng)度設(shè)計值C25-C30芫荃性分類II類完整性評價|丘頂2.0m左右離析5、夾泥樁樁身夾泥主要是灌注時反扦抽管過高，或孔壁倒塌，造成樁身混凝土夾泥現(xiàn)象，實測曲線、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

6、樁波速相比則有明顯下降，一般比完整樁的波速低400600m/s左右。6、擴(kuò)底樁、嵌巖石樁擴(kuò)底樁與嵌巖樁的實測波形在曲線信號反射時，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。7、Ml斷全斷樁實測曲線、波形與其它缺陷樁的波形是不一樣，因為阻抗無窮大于混凝土波阻抗，而實測波形多次反射，反射時間間隔一致，并對反射信號就會自由震蕩慢慢的衰減下去，故無法找出

7、樁底反射。工地名稱樁號101樁徑m0.8樁長m25|波速m/z3500|檢測日期2000.01.0玫強(qiáng)度設(shè)計值C25-C30完整性評價距樁頂11.7進(jìn)右斷樁完整性分類1類11.7m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)多方面對比試驗分析。四、模擬與工程實例驗證分析1、用低應(yīng)變反射波法檢測模擬樁某大院內(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，樁長為1000m左右，樁徑為420mm，樁身強(qiáng)度為18Mpa素混凝土。地質(zhì)勘察狀況，有耕作土、粘土、亞粘土、輕亞粘土、中粗砂、園礫層等。

8、對幾根模擬樁設(shè)置各種不同缺陷性質(zhì)與反射波檢測分析如下：1#樁缺陷設(shè)置為縮頸樁，當(dāng)樁澆注離地面20m處，用塑料泡沫環(huán)填入樁身，環(huán)的高度50mm，使樁身砼直徑減少1/3面積，另距樁底198m處填入20mm厚泥土相隔。該樁經(jīng)過靜載試驗后，再采用反射波法檢。從測試波形曲線分析，入射波后第一同相反射波在21m處與設(shè)埋位置為一致，第二反射即83m處為底部反射,從實測結(jié)果分析和設(shè)埋缺陷形態(tài)與位置基本吻合、準(zhǔn)確。樁號：1/Vmlk=4.11E_O1VVIIIII04812ms2#樁設(shè)置為全斷裂樁，在樁身澆注至離地面3.06m處放上一塊380mm的油毛氈隔封，然后填入60mm厚的粘土，再放上380mm的油毛氈覆

9、蓋上面，最后續(xù)澆注砼到地面。該樁實測曲線波形，是多次反射，無法找到樁底位置，并且反射時間間隔相等，按混凝土抗壓強(qiáng)度值18OMpa的波速反算,樁在約294m處全斷,與埋設(shè)位置基本相同。樁號：2A/1VrJ-=!1!-2、低應(yīng)變檢測與鉆芯法對比分析。東興某廣場住宅樓，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)計為人工挖孔樁。由于人工挖孔樁施工時，流砂流水較為嚴(yán)重，施工難度較大?，F(xiàn)場部分樁基施工完畢后采用低應(yīng)變反射波法檢測和鉆芯取樣對比檢測。（1）完整性工程樁20#樁長為630m,實測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

10、相位樁底反射時間為339ms,縱波波速為3716m/s。現(xiàn)場鉆心法檢查，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，對砼抽檢抗壓強(qiáng)度在349489之間,屬于完整樁。鉆芯檢測結(jié)果與反射波檢測結(jié)果一致。2）離析樁工程樁27#,樁長670m,實測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，反射時間為141ms,按樁底反射到達(dá)時間為453ms,計算出該樁實測缺陷在21m處。而該樁實測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。工地Q20045宀時域曲線現(xiàn)場鉆芯

11、取樣，上部02.30m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2.405.80m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14.1Mpa。鉆芯結(jié)果與反射波檢測法基本吻合。3）離析（斷）樁工程樁31#，樁長640m。該樁現(xiàn)場實測波反射較強(qiáng)，往后同樣出現(xiàn)多次反射、其反射時間間隔相等，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1.8m2.2m處全斷。工地11樁衣T*樁號遼一樁徑2X.2披3C126.OO|*Kx|O2o分挺苑型性計價|距性頂X.4半左右，輕俊冉析或央泥.丿O

12、3Vcri2004.5.s01域曲線現(xiàn)場鉆芯取樣，樁頂上部02m厚度無骨料,0.220m段芯樣表面有蜂窩、麻面，水泥滲量少，膠結(jié)較差，2.0615m段，砼芯破碎嚴(yán)重，部分砂、石分離無膠結(jié)，615m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)變反射波檢測結(jié)果較為一致。3、低應(yīng)變反射波檢測與開挖驗證（1）局部離析樁南寧市青山某單位樓房，基礎(chǔ)設(shè)計為人工挖孔樁、樁徑為08m，樁長13.0190m不等，該工程21#樁，樁長145m。在低應(yīng)變動測，波形曲線的樁底反射易判別。但波形在1.4ms處的入射波相同有一個較強(qiáng)反射跡象,按該樁的樁底反射時間及波速34

13、50m/s,計算出約在24m處存在混凝土離析經(jīng)實地開挖至22m處左右,樁沿周邊400500mm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)計為鉆孔灌注樁，用低應(yīng)變反射波抽檢1#樁時，波形曲線無樁底反射，并波形曲線有強(qiáng)烈的多次反射，第一次樁間反射時間為2.30ms,按本工程完整樁平均波速3500m/s計算，樁身在4.0m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，停留一段時間后再續(xù)灌，由于出現(xiàn)故障后未及時處理，造成斷樁。經(jīng)現(xiàn)場開挖至4.0m處，樁身夾有較厚泥漿，混凝

14、土上、下段不能連接。開挖結(jié)果與低應(yīng)變反射波法檢測結(jié)果完全一致。五、低應(yīng)變反射波測試應(yīng)注意的幾點技術(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、樁長樁徑樁周土、樁身砼養(yǎng)護(hù)齡期等，都會影響波形反射計算與確定，本文論述中，針對檢測中常遇到部分樁存在問題的分析。但就測試本身來說，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)場測試人員素質(zhì)，測試技術(shù)也是至關(guān)重要，現(xiàn)場測試工作準(zhǔn)備不應(yīng)小看，比如樁頭浮漿清理平整至堅硬砼面，對樁應(yīng)進(jìn)行多次復(fù)測。特別是下面幾點：1、傳感器的安裝。將加速度或速度傳感器安裝在平整，堅實的混凝土面上。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信號。2、測試前儀器設(shè)備的調(diào)試。在傳感器安裝后，根據(jù)工程樁的施工情況，對儀器進(jìn)行設(shè)置測試有關(guān)參數(shù)，反復(fù)幾次擊振信