基樁完整性定量

基樁完整性定量分析

定量分析重要性在現(xiàn)行的基樁規(guī)范中對(duì)如何處理三類樁并沒(méi)有明確規(guī)定,只有知道樁的缺損程度及響應(yīng)的位置、范圍，設(shè)計(jì)部門(mén)才可能根據(jù)其對(duì)樁豎直向抗壓強(qiáng)度、水平向抗剪強(qiáng)度的影響，對(duì)樁進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行相應(yīng)的處理。但現(xiàn)行樁的缺損程度的確定方法有一定的局限性：（1）鉆孔取芯局部性，要客觀缺損處的缺損程度就必須有多處取芯，這導(dǎo)致樁如蜂窩煤，之后又需灌漿，耗時(shí)、耗力（2）高應(yīng)變完整性測(cè)量

高應(yīng)變是利用缺損處反射的拉力波對(duì)F、ZV曲線的影響來(lái)確定完整系數(shù)。但由于高應(yīng)變信號(hào)頻率成份較低，阻抗形式變化復(fù)雜（突變、漸變、范圍大?。?huì)導(dǎo)致反射波疊加，同時(shí)又要考慮土阻力的影響，分析精度不高。定量分析重要性（續(xù)）（3）聲波測(cè)試聲波測(cè)試可以提供CT圖，對(duì)測(cè)管區(qū)間進(jìn)行定量描述，但必須事先埋管;（4）高應(yīng)變承載力測(cè)試在很多情況下,設(shè)計(jì)方或業(yè)主會(huì)要求進(jìn)行荷載實(shí)驗(yàn):靜壓或高應(yīng)變承載力測(cè)試。由于靜壓對(duì)場(chǎng)地、試樁樁帽等有較高的要求，不僅成本高，而且耗時(shí)。高應(yīng)變承載力測(cè)試往往被作為首先的選擇。

但目前高應(yīng)變承載力測(cè)試，無(wú)論是CASE法還是擬合法均沒(méi)有考慮樁材料的豎向抗壓強(qiáng)度及水平抗剪強(qiáng)度。這樣高應(yīng)變承載力測(cè)試無(wú)法反映出在樁土破壞（即提供常說(shuō)的極限承載力）之前的樁材料的破壞。定量分析的定義在激振點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)及激振頻率滿足一定的要求時(shí)，樁的動(dòng)測(cè)信號(hào)可近似用一維應(yīng)力波理論來(lái)分析。對(duì)入射、反射波峰值分析或通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)波形分析進(jìn)行擬合分析，可確定波阻抗變化位置、程度、范圍，從而為樁的完整性分類提供科學(xué)定量化依據(jù)。定量分析的意義

通過(guò)對(duì)波形的擬合分析，不僅可定量分析波阻抗變化，而且還可幫助分析者了解波的多次反射、相互迭加及樁土相互作用對(duì)波傳播影響。具體的講，應(yīng)力波在波阻抗變化處總是有多次反射，反射波的能量與波阻抗變化程度有關(guān)，相鄰反射波的相位變化與波阻抗增大或縮小有關(guān)。通過(guò)波形擬合便可識(shí)別那些信號(hào)是波阻抗第二次反射甚至第三次反射，那些是首次反射。首次反射波對(duì)應(yīng)著波阻抗變化，而二次及二次以上的反射波會(huì)與其它反射波迭加，導(dǎo)致信號(hào)加強(qiáng)或信號(hào)削弱。峰、峰值分析基本理論n=(1-α/2)/(1+α/2)α=VR/VIn=(1-α)/(1+α)峰、峰值確定完整性的局限性

工程樁波阻抗變化是漸變的樁土相互作用會(huì)引起應(yīng)力波衰減當(dāng)阻抗變化是多處時(shí)，應(yīng)力波多次反射，反射波相互迭加波阻抗?jié)u變

漸變波阻抗反射波是連續(xù)的，波形狀發(fā)生變化即使?jié)u變波阻抗變化區(qū)域最大的波阻抗或最小波阻抗與突變相同，漸變波阻抗反射波峰明顯偏小。突變漸變樁土相互作用1、同一位置、同一程度，樁土相互作用對(duì)幅值的影響無(wú)樁土作用先縮后擴(kuò)有樁土作用先擴(kuò)后縮2、同一程度、不同位置，幅值比較波阻抗變化距樁頂近波阻抗變化距樁頂遠(yuǎn)3、樁土相互作用會(huì)產(chǎn)生上行壓力波

樁土相互作用產(chǎn)生上行壓力波多次反射

應(yīng)力波在波阻抗不同的介質(zhì)交界面處會(huì)多次反射，反射波是等時(shí)距擴(kuò)徑縮徑第一次反射第二次反射第三次反射擬合分析理論基礎(chǔ)

一維近似條件實(shí)況分析合理布點(diǎn)及控制脈寬來(lái)達(dá)到一維近似

樁表面測(cè)點(diǎn)首波近似平面入射波

反射波近似平面反射波

信號(hào)要能反映出樁土相互作用產(chǎn)生的上行波

實(shí)況分析

應(yīng)力波在激振點(diǎn)以球面波陣面向下傳播，測(cè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)速度是直達(dá)縱波、橫波及瑞利波質(zhì)點(diǎn)速度，并不是向下傳播波陣面的質(zhì)點(diǎn)速度。不僅幅值不同，形狀也不同

當(dāng)波阻抗變化位置超過(guò)2D距離時(shí)，由此產(chǎn)生的反射波也是平面波。當(dāng)反射波是平面波時(shí)，測(cè)點(diǎn)反射波信號(hào)強(qiáng)度與測(cè)點(diǎn)位置無(wú)關(guān)

樁土相互作用產(chǎn)生的上行波為壓力波，其質(zhì)點(diǎn)速度方向一般與首波質(zhì)點(diǎn)速度方向相反

對(duì)阻抗增大情況，高估入射波能量會(huì)導(dǎo)致完整系數(shù)比實(shí)際偏小，反之，偏大。對(duì)阻抗減小情況，高估入射波能量會(huì)導(dǎo)致完整系數(shù)比實(shí)際偏大，反之，偏小。

測(cè)點(diǎn)、振源太近測(cè)點(diǎn)、振源太遠(yuǎn)平面波幅值樁身反射波合理布點(diǎn)及控制脈寬來(lái)達(dá)到一維近似

3/4R1/2R1/4R樁頂傳感器樁中心激振樁側(cè)傳感器樁側(cè)信號(hào)樁頂信號(hào)實(shí)驗(yàn)小結(jié)數(shù)值計(jì)算及以上實(shí)驗(yàn)表明：只要錘擊脈沖各頻率成份的波長(zhǎng)與樁徑比；傳感器放置在距樁中心2/3R~3/4R的位置，測(cè)試的信號(hào)從某種程度可以近似用一維波動(dòng)理論來(lái)分析，這為通過(guò)波形匹配來(lái)對(duì)樁身完整性定量分析提供的依據(jù)。擬合分析方法

擬合方法具體過(guò)程將樁體離散化，每個(gè)離散單元材料特性、截面認(rèn)為是均勻的樁土相互作用用阻尼壺來(lái)模擬

基于一維波動(dòng)理論，不斷調(diào)整單元的波阻抗，使計(jì)算的樁表面響應(yīng)與實(shí)測(cè)波形達(dá)到最佳匹配

阻尼壺模擬樁土作用樁單元定量分析結(jié)果通過(guò)定量分析我們可以得到以下一些結(jié)果：（1）損傷的范圍（2）損傷的程度（3）得到樁身波阻抗（ρcA）與樁底土等效波阻抗的比值，同一場(chǎng)地，不同樁底該參數(shù)的比較可以了解沉渣相對(duì)情況。擬合分析方法

樁土的參數(shù)確定

對(duì)完整樁實(shí)測(cè)波形進(jìn)行擬合分析得到阻尼壺阻尼系數(shù)，擬合時(shí)只須調(diào)整與各單元相連的阻尼壺阻尼系數(shù)；將阻尼壺阻尼系數(shù)與各單元所在土層土性參數(shù)相聯(lián)系，阻尼壺阻尼與土性的剪切波速有關(guān)。實(shí)測(cè)信號(hào)或多或少有些失真，樁體波阻抗或多或少有變化，因此，第一種方法使用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，甚至與實(shí)際土層情況相反。將阻尼系數(shù)與土性參數(shù)結(jié)合起來(lái)，物理定義清晰，即樁周土越密實(shí)，樁土作用越強(qiáng)烈，應(yīng)力波衰減越明顯，它不受實(shí)測(cè)信號(hào)失真等影響。模型實(shí)驗(yàn)縮徑擴(kuò)徑夾泥先縮徑后擴(kuò)縮頸樁戲計(jì)算與朋實(shí)際對(duì)恐比縮頸樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1150.1313%0.1313%范圍(m)2.5～2.82.65

2.62

擴(kuò)頸樁溪計(jì)算與車(chē)實(shí)際對(duì)消比擴(kuò)頸樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.65

2.63

先縮后擴(kuò)驕樁計(jì)算與才實(shí)際對(duì)比先縮后擴(kuò)實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1151.0313%0.11-4.3%范圍(m)1.9～2.22.0

1.88

最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.7

2.76

夾泥樁蜓計(jì)算與用實(shí)際對(duì)心比夾泥樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1380.1-27.50.12-8.7%范圍(m)2.5～2.82.4-4%2.4-4%完整性分澆類根據(jù)缺損尺處最小波屆阻抗與正苦常部分波蕉阻抗之比β值，工關(guān)程樁的跟完整性吸可大致認(rèn)分為四叢類：β=1屬完整廉樁β=0騰.8～從1.0，輕微破損β=0捕.6～0.8中等程膊度破損β<0歷.6斷裂。場(chǎng)地測(cè)試分廚析樁帽影襪響缺損部位距樁頂較遠(yuǎn)慎,受樁土防作用影響反射伸微弱基樁完亦整性分撓析有蟻關(guān)問(wèn)題基樁完采整性分海類及樁荒的評(píng)價(jià)量；樁體的檢邊測(cè)長(zhǎng)度；阻抗變化量類別區(qū)分好（離析、淹夾泥或縮弊徑）;樁長(zhǎng)度檢拒測(cè)。樁底反射擦波與波阻交抗檢測(cè)樁底沉渣媽及厚度檢饒測(cè)問(wèn)題帶平臺(tái)政單樁或脖群樁檢判測(cè)基樁完整默性分類及缸樁的評(píng)價(jià)樁的完整鎮(zhèn)性分類并糕不代表對(duì)釘樁的評(píng)價(jià)紡，樁是否界合格最重洋要的參數(shù)古是其水平稀及豎向承物載力同樣程度根的缺損，旬位置不同猶，影響也巴不同由于反射垂波的強(qiáng)度發(fā)受樁土相禁互作用、椅波阻抗變咸化位置、勾變化形式廟、范圍、睜多次反射躺波疊加等復(fù)影響。根勤據(jù)波速及津波形變化鴉分類并不糠很科學(xué)。樁體的米檢測(cè)長(zhǎng)亞度樁周土按性：傳播麗過(guò)程中泳不斷衰騰減，衰妙減程度逮與樁周串土性有懂關(guān)樁長(zhǎng)徑比：同樣的甚土層，應(yīng)毀力波在傳改播過(guò)程還系受樁的長(zhǎng)泄徑比影響彈，樁的長(zhǎng)奧徑比越大摟，樁底反求射波檢測(cè)筒難度越大寺。樁底土性：樁底居土的等蠶效波阻據(jù)抗與樁突身波阻域抗接近鉛時(shí)，即老使樁長(zhǎng)晨徑比不包大，大田部分能熄量在樁序底向土圈體輻射論，從而菌增加樁紗底反射哈波檢測(cè)鳴難度；樁身材五料粘性：即使沒(méi)熔有樁土相敞互作用，絹應(yīng)力波也憐會(huì)衰減的激振頻率粗、激振能拉量：激振頻麥率越低、限激振能量津越大，樁辮底反射就壘越明顯。激振點(diǎn)碑及傳感狠器安裝亂位置：激振猛點(diǎn)與傳希感器安眠裝點(diǎn)越誕近，實(shí)吐測(cè)第一諸個(gè)波至懲峰值就杯越大，廣這樣，章樁底反衫射波相燦對(duì)于第驚一個(gè)波窗至幅值沃就越小翼。綜上所述量，我們不月應(yīng)孤立地辣談樁的檢巷測(cè)長(zhǎng)度，蒼而應(yīng)與樁盾周土層、度樁的長(zhǎng)徑憤比、樁底錄持力層等巾因素結(jié)合露起來(lái)阻抗變化觀類別區(qū)分反射波的遷相位、幅局值與樁身棉波阻抗變慶化有關(guān)，喇即與樁材弄料的密度ρ波速c及橫截面鳳積A有關(guān)。低應(yīng)變完棒整性檢測(cè)暮方法，只細(xì)能對(duì)波阻柱抗變化作穗出分析，肢即對(duì)樁橫嫂截面的平層均情況作框出分析。塌至于詳細(xì)鐘區(qū)分要借獲助于其它險(xiǎn)手段，如雕聲波等方異法。樁底反射圈波走時(shí)、割砼平均縱牙波速、樁短長(zhǎng)三參數(shù)漸中的任二栽個(gè)參數(shù)便卷可確定另尚外一個(gè)參自數(shù)。要估裝算樁長(zhǎng)，膠必須已知懇樁底反射下波走時(shí)、男砼平均縱須波速。樁裙底反射波瀉時(shí)間可從搖記錄信號(hào)繩中得到，黨而砼平均句縱波速可盜從砼抗壓蠟強(qiáng)度等級(jí)柳估算或參學(xué)數(shù)該場(chǎng)地聰其它樁的流波速，也派可用聲波快方法得到累的樁端附療近砼的縱住波速作為鐮樁身砼平脊均縱波速嶺。用以上扶三種方法賄得到的波耕速與實(shí)際青可能有1包0%左右柱相對(duì)誤差恰，因而，罰估算的樁外長(zhǎng)也有1技0%左右倆的相對(duì)誤濫差，隨著橋樁的長(zhǎng)度宮增加，絕誕對(duì)誤差也墓會(huì)增加。樁長(zhǎng)度檢們測(cè)樁底反預(yù)射波與專波阻抗胃檢測(cè)當(dāng)樁底土討的等效波垮阻抗與樁尤身波阻抗容接近時(shí)，歡即使樁長(zhǎng)略徑比不大萄，大部分插能量在樁奇底向土體笨輻射，樁悶底反射波妹很難檢測(cè)拋。這并不攔意味無(wú)樁棍底反射就銜無(wú)法檢測(cè)紀(jì)深部的完呆整性，因籃為，樁底槍附近有較竿明顯的阻腸抗變化時(shí)浸，應(yīng)力波挑仍會(huì)發(fā)生待反射。因稅此，檢測(cè)酷不出樁底貨反射波仍求有可能檢眨測(cè)出樁底權(quán)附近的缺侵損樁底沉響渣及厚賢度檢測(cè)縣問(wèn)題樁底土阻孟尼/樁身波達(dá)阻抗比平臺(tái)對(duì)波鎮(zhèn)反射、透漆射的影響錘擊平金臺(tái)波在斷平臺(tái)表桶面及平止臺(tái)與樁期的交界掏面之間炸會(huì)多次路反射，換在交界翁面反射捆過(guò)程中沙還會(huì)不劇斷透射端，形成殊一波列蝕，由于交界面五反射波藥與樁身威反射回紹波的不傍斷疊加念，使反縱射回波跨的識(shí)別軟變得困療難。平臺(tái)交界澡面反射波謝影響由于平臺(tái)姐交界面反胃射波及附仗近邊坡樁吉的擠壓影羞響，測(cè)試醬波形異常破處與事實(shí)嘩上的位置暈并不對(duì)應(yīng)制，異常處批可能是由艙這些因素躬造成，或趨為了識(shí)別紹反射濾波州造成。樁—平臺(tái)系建統(tǒng)反射使回波識(shí)時(shí)別方法診（I）樁—平臺(tái)系統(tǒng)痛中異常樁與完整糞樁信號(hào)趨比較樁—平臺(tái)系調(diào)統(tǒng)反射傘回波識(shí)肺別方法攪（II）在平臺(tái)表采面及樁側(cè)帆安裝傳感笛器，通過(guò)檢回波在兩染測(cè)點(diǎn)的不同走時(shí)匪來(lái)識(shí)別。樁—平臺(tái)系統(tǒng)房誠(chéng)反射回波摧識(shí)別方法都（II）回波在構(gòu)兩測(cè)點(diǎn)膚的不同亭走時(shí)，易若是樁蛙體回波裝，則樁堂側(cè)測(cè)點(diǎn)清接收回波信號(hào)和超前于表障面測(cè)點(diǎn)。香而對(duì)交界接面處的波山對(duì)兩測(cè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，蹲則時(shí)間俗接近。樁—平臺(tái)系次統(tǒng)反射誤回波識(shí)叔別方法耀（III）由于平至臺(tái)界面旱波經(jīng)多遵次反射晶、透射羅會(huì)衰減繁，深部夠的反射夕或樁底截反射相松對(duì)容易艇識(shí)別。椅通過(guò)濾革波消除危界面間三高頻反月射。CPSA全’200染1簡(jiǎn)介文件選擇波形處理樁土相互時(shí)作用參數(shù)萍設(shè)置波形定孔性、峰劣值分析波形擬道合分析文件選擇文件夾、籌文件類型文件預(yù)泰覽有關(guān)描杏述波形處徒理波形選擇波形平送均濾波設(shè)置分析波形樁參數(shù)分析結(jié)相果光標(biāo)對(duì)龍應(yīng)參數(shù)波形處涌理文件欄樁土相卸互作用端參數(shù)設(shè)護(hù)置剪切波速嬸分布樁側(cè)反射淡波波形定性銀、