摘 要: 現(xiàn)階段，樁基礎(chǔ)成為土木工程中主要的基礎(chǔ)形式之一， 而樁基檢測工作是一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)�；鶚秳恿�檢測方法具有費(fèi)用低、速度快、方便、無損等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視和歡迎，低應(yīng)變反射波法在基樁動力檢測方法中應(yīng)用最廣，其健康有序地發(fā)展和應(yīng)用，對我國的工程建設(shè)有著非常重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。文章就這一檢測技術(shù)的相關(guān)問題進(jìn)行簡要的闡述和分析。以供參考!

　　關(guān)鍵字:低應(yīng)變反射波法樁基檢測,動力檢測,應(yīng)用

　　1.前言

　　樁基礎(chǔ)作為一種基礎(chǔ)形式，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用在包括高層、超高層建筑或大型橋梁等工程建設(shè)中。它屬于隱蔽性工程，起著將結(jié)構(gòu)上部荷載傳遞到較深和較好地層中的作用，是構(gòu)筑物的重要組成部分，對工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量起著極其重要的作用。因此，當(dāng)前樁身的質(zhì)量完整性檢測對樁基工程而言具有極為重要的意義。基樁動力檢測方法具有費(fèi)用低、速度快、方便、無損等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視和歡迎。動測法在國內(nèi)起步近三十年，但推廣應(yīng)用才十年，在這十余年中的發(fā)展中，我國動測技術(shù)己經(jīng)取得了一系列可喜變化，在近l0多的時(shí)間內(nèi)就有許多種動測儀相繼問世，并在測樁實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。但動測技術(shù)仍屆發(fā)展中的技術(shù)，經(jīng)驗(yàn)和理論有待進(jìn)一步積累和完善。

　　2.動力檢測方法及其低應(yīng)變應(yīng)力波反射法

　　2.1動力檢測方法

　　動力檢測根據(jù)作用在樁頂上的能量大小，分為高、低應(yīng)變兩種類型：

　　1、高應(yīng)變法

　　當(dāng)作用在樁頂上的能量較大時(shí)，根據(jù)直接測得的打擊力與設(shè)計(jì)極限值，可計(jì)算相應(yīng)動測“極限承載力”，這便是高應(yīng)變法。目前高應(yīng)變法有動力打樁公式法、波動方程分析法、case法、曲線擬合法、錘擊灌人法和動靜法等。

　　2、低應(yīng)變法

　　作用在樁頂上的能量較小，僅能使樁土間產(chǎn)生微小擾動，這類方法稱之為低應(yīng)變法。低應(yīng)變法有機(jī)械阻抗法、反射波法、球擊法、動力參數(shù)法和水電效應(yīng)法等。它們都是通過在樁頭施加激振、樁頭接收，然后分析樁的動態(tài)響應(yīng)特性來判別樁身質(zhì)量。它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在激振方式、檢測系統(tǒng)和分析方法上。目前常用的低應(yīng)變動測方法有：

　　(1)水電效應(yīng)法

　　水電效應(yīng)法，其基本原理是樁身質(zhì)量的好壞可用瞬問激勵(lì)所得到的樁土系統(tǒng)的頻響函數(shù)來識別。水電效應(yīng)法不僅可檢驗(yàn)單樁，而且可檢驗(yàn)有蓋梁的單排樁、有承臺的群樁。

　　(2)機(jī)械阻抗法

　　機(jī)械阻抗法有瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩種方法。機(jī)械阻抗法是對樁體特性的具體描述，能夠給出反映基樁整體力學(xué)特性的參數(shù)，如阻抗、樁土系統(tǒng)的固有頻率、動剛度等。

　　(3)低應(yīng)變應(yīng)力波反射法

　　具有檢測速度快、反應(yīng)直觀、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以在目前的低應(yīng)變樁基檢測中得到廣泛應(yīng)用。

　　2.2低應(yīng)變應(yīng)力波反射法

　　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積變化(如縮徑或擴(kuò)徑)部位時(shí)，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接收放大濾波和數(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)算樁身波速并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。裝置示意圖如圖1所示

　　現(xiàn)場檢測的主要步驟如下：

　　1、檢測前應(yīng)對儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，性能正常方可使用。對需充電的儀器，除平時(shí)注意保養(yǎng)性的充電外，在進(jìn)入現(xiàn)場前必須保證充足電源，以供檢測時(shí)有足夠的電源。

　　2、每個(gè)檢測工地均應(yīng)進(jìn)行激振方式和接收條件的選擇試驗(yàn)，以確定最佳激振方式和接收條件。激振方式和接收條件的選擇，不同的儀器有所不同，但一般的選擇原則是：當(dāng)基樁較長時(shí)，應(yīng)選擇能產(chǎn)生低頻的力錘，如尼龍錘;反之，應(yīng)選擇能產(chǎn)生高頻的力錘，如鐵錘等。但由于基樁本身?xiàng)l件和基樁周圍地質(zhì)條件的復(fù)雜性，不管選擇什么錘，都必須經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

　　3、錘擊技術(shù)是一個(gè)測試質(zhì)量優(yōu)劣的重要環(huán)節(jié)，要有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練技術(shù)工人操作。錘擊時(shí)保證作到：落錘到實(shí)處，動作干脆利索，錘擊方向垂直于樁頭平面，達(dá)到產(chǎn)生瞬間激發(fā)點(diǎn)源，首脈沖狹窄目符合半正弦規(guī)律。

　　4、每一根被檢測單樁最少應(yīng)進(jìn)行三次以上重復(fù)測試，在波形一致性良好的情況下方可存人儀器。測試時(shí)如發(fā)現(xiàn)異常波形，為確保測試結(jié)果真實(shí)反映基樁質(zhì)量情況，應(yīng)在檢測現(xiàn)場及時(shí)研究，排除影響測試的不良因素后再重復(fù)測試。為了有利于檢測結(jié)果的分析判斷，檢測時(shí)可選擇不同的頻率參數(shù)采集數(shù)據(jù)，得到多條(三條以上)測試曲線，尤其是對于初判有缺陷嚴(yán)重缺陷的基樁更應(yīng)如此。

　　3.低應(yīng)變應(yīng)力波反射法在樁基檢測中的應(yīng)用

　　3.1基樁質(zhì)量中的常見缺陷

　　成樁工藝不當(dāng)，或沉樁方式不合理，或地質(zhì)條件等因素，都可能使基樁出現(xiàn)影響其質(zhì)量問題的缺陷，不同程度地影響基樁的承載力。樁身缺陷有三個(gè)指標(biāo)，即位置、性質(zhì)和程度。缺陷的綜合表現(xiàn)是樁的阻抗變化，阻抗的變化可能是任何一種缺陷的表現(xiàn)。因此，僅根據(jù)阻抗的變化不能判斷缺陷的具體性質(zhì)，如有必要，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、樁型、施工工藝和記錄等進(jìn)行綜合判斷。在基樁動測工作中，常見的缺陷類型主要有變徑、離析、夾泥、空洞、斷樁等。

　　當(dāng)樁頭受到一脈沖激勵(lì)力作用時(shí)，首先出現(xiàn)于樁頭的壓縮波將沿樁身向下傳播(波速為c)，在不考慮樁側(cè)土阻力的條件下，這一壓縮波將在樁身廣義波阻抗(樁身截面積、混凝土模量等)變化處發(fā)生反射和透射，因此可根據(jù)應(yīng)力波的傳播規(guī)律，由反射波速度曲線可對樁身質(zhì)量進(jìn)行判別。這里以離析樁為例進(jìn)行介紹。樁的離析是指混凝土樁外形是完整的，由于成樁材料不合格或料配比不當(dāng)，攪拌不均勻或振搗不密實(shí)，成樁的某些區(qū)段含石砂量過高，呈現(xiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或呈松散狀態(tài)，從而直接影響樁的強(qiáng)度和承載力。反射波在這一部分的反射情況與在縮徑處反射情況類似。但仍存在細(xì)微的差別，即縮徑樁的曲線多數(shù)是光滑的，而離析樁的曲線中均能找到“毛刺”。這是由于離析段混凝土的密實(shí)度差，不均勻，應(yīng)力波在此處會產(chǎn)生一定的“漫射”，故而它的曲線類似縮徑曲線，卻沒有那么規(guī)則。離析樁的反射波曲線如圖2所示。

　　

　　對于樁身不同類型的缺陷，低應(yīng)變測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如，混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮徑與局部離析、夾泥、空洞等，只憑測試信號就很難區(qū)分。因此，對缺陷類型進(jìn)行判定，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析，或采取鉆芯、聲透等其它方法。

　　3.2反射波形曲線解釋

　　分析測試振動曲線上反映樁身波阻抗變化及樁底信息的反射波的特性，推測樁身完整性變化及樁身彈性波波速。若樁底反射波出現(xiàn)時(shí)間為T樁長為L，則樁身波速為C=2IVT;若樁身缺陷反射波出現(xiàn)時(shí)間為T，則缺陷位置為L =CT /2。當(dāng)一根樁檢測完畢，并取得多張現(xiàn)場檢測記錄后，應(yīng)在原始波形曲線上按下列特征進(jìn)行解釋：

　　1、無缺陷的好樁，則整個(gè)原始波形曲線均勻，頻率高，衰減快。當(dāng)波形即將衰減完畢，并經(jīng)過一段平靜之后，在波形曲線的尾部又出現(xiàn)與初至波同相位的波峰或波谷，這就是樁底反射波的到達(dá)，由此可直接讀出反射波的到達(dá)時(shí)間。如果預(yù)先不知道施工樁長，則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步假定一個(gè)樁身混凝土波速值(預(yù)制樁可假定VP =4OOO～4100 m/s，灌注樁可假定VP =3300～3600 m/s)，由此計(jì)算樁長。如果已知施工樁長，可精確地計(jì)算出樁身混凝土波速值，依次評價(jià)樁身混凝土強(qiáng)度。

　　2、如果在樁身的上部出現(xiàn)擴(kuò)徑、縮徑以及輕微的薄層夾泥界面等，可在波形曲線的尾部找到樁底反射波，然后在波形曲線的前部進(jìn)一步判斷樁身缺陷界面的反射波，并讀出反射波的到達(dá)時(shí)間，按已知的施工樁長計(jì)算出樁身混凝土波速值，再計(jì)算出各缺陷界面在樁身的位置，即從樁頂往下的深度。

　　3、如果樁身上部和中部出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)嗔鸦驃A泥層，或者有嚴(yán)重?cái)U(kuò)徑或縮徑等缺陷，這時(shí)波形曲線上可能不會出現(xiàn)樁底反射波，而在波形曲線的前部僅出現(xiàn)各種缺陷界面的反射波。讀出這些反射波的到達(dá)時(shí)間，假定一個(gè)樁身混凝土波速值，可計(jì)算出樁身嚴(yán)重?cái)嗔�、�?yán)重?cái)U(kuò)徑，嚴(yán)重縮徑截面的位置。也就是說，波形曲線僅反映缺陷界面以上的樁身，對缺陷界面以下的樁身沒有反應(yīng)。

　　3.3樁身完整性分類討論

　　對樁身缺陷嚴(yán)重程度還未能有一個(gè)明確的量化概念，對樁身完整性分類也只是根據(jù)波形形態(tài)結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，定性歸類綜合判定。目前，國內(nèi)的完整性分類五花八門，但大體上可按四類進(jìn)行，即

　　I類樁(或A類樁)：時(shí)域信號特征：2L/C時(shí)刻前無缺陷反射波，有樁底反射波，未見明顯缺陷，波速和樁底反射合理，樁身完整性優(yōu)良;

　　II類樁(或B類樁)：時(shí)域信號特征：2L/C時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，有樁底反射波，存在局部缺陷，波速和樁底反射基本合理，樁身基本完整;

　　III類樁(或C類樁)：有明顯缺陷反射波，波速或樁底反射嚴(yán)重不正常，其它特征介于Ⅱ類和Ⅳ 類之間，一般應(yīng)采取補(bǔ)救措施，樁身存在嚴(yán)重缺陷;

　　IV類樁(或D類樁)：時(shí)域信號特征：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，樁身存在重大缺陷，必須處理。

　　4.結(jié)束語

　　基樁動測技術(shù)是一門多學(xué)科交叉、知識面廣的科學(xué)實(shí)用技術(shù)。低應(yīng)變反射波法作為樁身完整性檢測的有效方法，其健康有序地發(fā)展和應(yīng)用，對我國的工程建設(shè)有著非常重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

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