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關(guān)鍵詞:樁基與地基;質(zhì)量檢測;檢測方法
中圖分類號:O213.1文獻標識碼:A 文章編號:
Abstract: with the development of society, with high building unceasingly increasing, the high strength work foundation treatment with unceasing increase, foundation and pile foundation as building foundation, in construction and plays an important role in the construction, if foundation and pile foundation appear quality problem, so the whole building quality will be much influence, severe cases possible collapse. So the economic loss caused by and consequence is that it is difficult to estimate the, so to ensure that the overall quality of project must be on the foundation of the pile foundation construction process and carefully examined strictly. This article from the foundation and pile foundation of the quality detection of present situation, through the analysis of the test methods proposed pile foundation and foundation quality testing should be paid attention to in the several problems.
Keywords: pile foundation and foundation; Quality detection; Detection method
樁基與地基工程作為工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式之一,是建筑物重要組成部分,作為一項地下的隱蔽工程,其施工技術(shù)相對來說比較復雜,工藝流程要求更為嚴格,它作為建筑物的基礎(chǔ),對建筑物的工程質(zhì)量及安全性能起著至關(guān)重要的作用,一旦地基不穩(wěn)勢必影響整個建筑物的性能,同時樁基與地基質(zhì)量檢測作為土木工程質(zhì)量控制的必要有效手段貫穿工程的各個環(huán)節(jié),對地基與樁基的檢測是鑒定建筑物建筑結(jié)構(gòu)可靠性的重要環(huán)節(jié)和指標之一,稍有不慎就會影響上層建筑,因此其質(zhì)量檢測也是建筑工程控制的重要手段。
從目前情況來看,我國樁基與地基施工隊伍龐亂復雜,各個施工隊的技術(shù)水平參差不齊,施工機具也不盡相同,施工工藝也是良莠不齊。地基與樁基施工質(zhì)量得不到保證,偷工減料伴隨著浪費現(xiàn)象嚴重出現(xiàn),樁基設(shè)計不合理或者未按照設(shè)計的圖紙進行施工使得樁基的承載力無法達到要求而造成嚴重的經(jīng)濟損失。同時監(jiān)理檢測人員工作不到位,檢測不精確,有的人員甚至靠經(jīng)驗來出具報告使得檢測報告毫無權(quán)威性可言。盡管近些年我國也相繼了關(guān)于樁基與地基檢測的相關(guān)標準和規(guī)范,相關(guān)人員的技術(shù)水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)也有一定的提高,檢測方法也在不斷的發(fā)展成熟,但我們還是應(yīng)該重視現(xiàn)狀及存在的問題,從方法出發(fā)使樁基與地基檢測不斷發(fā)展完善。
二、樁基與地基的主要檢測方法及適用
目前地基根據(jù)土質(zhì)的不同有平板荷載試驗,螺旋板荷載試驗,標準灌入式試驗,靜力觸探,動力觸探等多種方法我們應(yīng)根據(jù)不同的土質(zhì)選擇不同的方法或相互結(jié)合。樁基檢測的主要方法有靜載實驗、鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法等幾種。
1、靜載試驗法
作為我國目前公認的最直接、可靠檢測樁基承載力的的試驗方法。但由于施工機具的局限,工藝流程的限制等問題也存在一定的誤差,同時檢測人員對基準樁的忽視導致出現(xiàn)基準樁深度不夠,樁基在試驗過程中出現(xiàn)位置偏差的現(xiàn)象。因此如何改進這種試驗方法,提高其精度和可靠性使我們將要研究的重要話題。
2、鉆芯法
此方法被廣泛應(yīng)用于檢測水泥灌注樁等方面,是一種比較科學、直觀、實用的方法,通過一次檢測可以得到整個樁基的整體情況,有較強的使用性,但我們應(yīng)該注意的是,鉆芯法對機器設(shè)備以及技術(shù)的依賴性比較大,不同的機器設(shè)備得到的結(jié)果可能是完全不同的。因此我們應(yīng)該嚴格按照規(guī)定的設(shè)備取樣檢測,避免造成大的誤差。
3、反射波法
反射波法有稱之為低應(yīng)變法,因其快速、輕便,同時更為經(jīng)濟而受到大家的認同,成為檢測樁基的重要手段,但實踐證明,反射波法因為其自身的局限性并不能提供完整的缺陷程度的判定,同時由于反射波法應(yīng)用原理的基礎(chǔ)使得檢測存在盲區(qū),同時無法準確的確定樁基長度的誤差。
4、聲波透射法
在反射波法的基礎(chǔ)上更夠更加全面的細致的對樁基進行全方位的檢查,但由于透射環(huán)境的不同,對檢測結(jié)果會造成影響。較大的樁一般可以選用這種方法進行檢測。
5、高應(yīng)變法
作為反射波法的補充檢測方式,查明具有缺陷的樁基是否能影響其承載力,從而判定其承載力是否合乎其設(shè)計要求及質(zhì)量要求。
6、低應(yīng)變動測法
低應(yīng)變動測法的關(guān)鍵是用來分析樁身的完整性,這種方法通過敲打傳感器接收信號來分析樁基的動態(tài)狀況,這種方法不但方便而且速度較快,主要是要獲取好的波形信號。因此保持波形的完整,不變形。
三、樁基與地基檢測中的注意問題
首先,檢測前準備工作,無論是何種方法的檢測,檢測前準備工作的充分與否直接影響著檢測結(jié)果。同時由于各種測試方法都具有一定的局限性,因此測試人員要根據(jù)測試的具體目的結(jié)合現(xiàn)場條件選擇最適合的測試方法。
第二,傳感設(shè)備的選擇和測試點的位置要進行認真嚴密的選擇。測試的位置應(yīng)具有代表性,測試的點數(shù)要嚴格按照規(guī)定的進行,盡可能多選點數(shù)。同時測試的設(shè)備要盡量精密,準確。
第三,要充分理解測試方法原理,避免以點概面。樁基檢測方法的選擇應(yīng)根據(jù)檢測的目的,內(nèi)容,和要求,結(jié)合各自的檢測原理以及各種方法使用的具體范圍,同時考慮到檢測標的物周圍的環(huán)境,檢測用設(shè)備,土質(zhì)條件,分析檢測的經(jīng)濟實用性,選擇最佳的檢測方法。
第四,在測試過程中多次進行測試時所選用的設(shè)備儀器要保持一致,按照同一標準進行評析。
第五,正確對樁基質(zhì)量進行評價,要進行認真的分析比較,不能簡單的用某一個測試方法的理論為依據(jù),要進行綜合評價從而得到最準確的結(jié)論。
第六,當出現(xiàn)“缺陷”樁基,要進行再次測試時,不能只是對有“缺陷”的樁基點數(shù)進行復測,還應(yīng)該擴大測試的點數(shù),對其它點數(shù)進行抽查。
第七,在選擇檢測人員時,要選擇專業(yè)技術(shù)較高的檢測人員,沒有經(jīng)過專業(yè)培訓的檢測人員在錘擊樁基時由于施力不均勻會造成波形大幅度變化,會給檢測結(jié)果帶來影響。
第八,還要注意檢測過程中時間的控制等因素。
樁基與地基檢測是一項復雜的過程,包括了太多的因素,我們只有在不斷實踐中進行完善。
四、結(jié)語
總之,伴隨著工業(yè),民營事業(yè)的快速發(fā)展,樁基工程數(shù)量越來越多,質(zhì)量要求也越來越高,樁基工程檢測也成為一項重要的課題。由于樁基與地基工程的自身特點使得其檢測難度大為增加,而樁基檢測的目的是為了建筑設(shè)計提供依據(jù),為地面施工做指導,同時為以后的樁基試驗提供依據(jù),因此在樁基檢測中我們要利用不同測試方法的優(yōu)缺點綜合利用,對樁基進行全面評價
參考文獻:
關(guān)鍵詞:基樁 檢測 承載力
中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2011)007-024-01
1 引言
該建筑場地位于新鄉(xiāng)市平原路與新中大道交叉口東北角;該場地采用預應(yīng)力管樁基礎(chǔ),場地地貌單元屬黃河沖積平原,勘探深度范圍內(nèi)地層為第四紀沉積層。設(shè)計樁端持力層為第5層粉砂??倶稊?shù)423根,管樁樁徑400m,壁厚95mm;要求單樁承載力特征值1000 kN。本次研究目的包括采用單樁豎向靜載荷試驗確定單樁豎向承載力及采用低應(yīng)變試驗確定樁身完整性。
2 檢測方法
2.1 單樁豎向靜載荷試驗
根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2003),《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB5007-2002),單樁承載力檢驗采用單樁豎向靜載荷試驗,JCQ-503A型靜力載荷測試儀,力和位移傳感器均在有效標定期內(nèi)。其主要性能指標如下:荷載量測量范圍:0-3000kN:測量精度:1%;測量分辨率:0.1mm;QF320T千斤頂:反力系統(tǒng)為堆載。
(1)加荷方式:慢速維持荷載法。(2)荷載分級:分為10級,等量分級,最大荷載取單樁承載力特征值的二倍,每級荷載分為200kN,首級加荷為400kN。3、讀數(shù)間隔時間及試驗穩(wěn)定標準:每加一級荷載后按第5、15、30、45、60min,測讀樁頂沉降量,以后每隔30 min測讀1次。當一小時內(nèi)沉降增量小于0.1mm,1.5h內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3次,即可加下一級荷載。(3)卸荷:卸載級數(shù)為加載級數(shù)的一半,等量進行,每級荷載維持1h,按15、30、60min測讀樁頂沉降量后,即可卸下一級荷載。全部卸載后,隔3-4h再測讀一次。(4)終止試驗條件:
①某級荷載作用下,樁頂?shù)某两盗看笥谇耙患壓奢d作用下沉降量的5倍:②某級荷載作用下,樁頂?shù)某两盗看笥谇耙患壓奢d作用下沉降量的兩倍,且經(jīng)24小未達到相對穩(wěn)定標準;③已達設(shè)計要求的最大加載量。④當荷載-沉降曲線呈緩變型時,可加載至樁頂總沉降量60-80mm;在特殊情況下,可根據(jù)具體要求加載至樁頂總沉降量超過80mm。
2.2 低應(yīng)變動力檢測
檢測方法為低應(yīng)變動測反射波法,原理是建立在波動理論、聲波理論檢測技術(shù)、土體動力學,最優(yōu)理論和計算機技術(shù)之上,通過對由力錘激振而采的信號進行數(shù)據(jù)處理,對樁檢質(zhì)量進行無損檢測。
低應(yīng)變動測是由撞擊工具(手錘),高靈敏度的加速度計,RSM動測儀組成的,這種測試工作是通過一種膠結(jié)材料把加速度傳感器與樁頂耦合起來,用手錘在樁頂作若干次敲擊,以產(chǎn)生“低應(yīng)變”壓縮波,來自初動脈沖的壓縮波下行到達缺陷位置或樁底時,由于波阻抗(介質(zhì)密度或截面的變化)的變化,將會產(chǎn)生一個在樁頂可以檢測到向上運動的拉力波,由采集儀器記錄下來,通過對波形的判譯解釋,即可了解整個樁身完整性情況。
3 試驗情況及資料分析
3.1 靜載荷試驗
按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2003)第4.1條規(guī)定,單樁豎向載荷試驗最大加壓荷載為2000kN,不小于設(shè)計單樁豎向承載力特征值的兩倍,經(jīng)檢測各試驗點在試驗過程前期穩(wěn)定較快,中后期穩(wěn)定較慢,沉降量較大,D1點加荷至2000kN時樁頂總沉降量超過60mm終止試驗,D2點至D5無異常現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)各試驗點在各級荷載作用下的沉降量、累計沉降量、穩(wěn)定時間等參數(shù)的測試結(jié)果繪制成Q-S、S-lgt、S-lgQ曲線。根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2003),經(jīng)分析計算各試驗點單樁豎向極限承載力結(jié)果如下:DI單樁靜載荷試驗承載力極限值=1857 kN;D2單樁靜載荷試驗承載力極限值=2000 kN;D3單樁靜載荷試驗承載力極限值=2000 kN;D4單樁靜載荷試驗承載力極限值=2000 kN;D5單樁靜載荷試驗承載力極限值=2000 KN。DI-D5五組單樁靜載荷試驗承載力極限值的極差小于30%,故該場地單樁靜載荷試驗承載力極限值取平均值等于1971.4 kN。特征值取985.7 kN。
3.2 低應(yīng)變動力檢測
樁身完整性分類,共分為四類,標準如下:I類樁:樁身完整;II類樁:樁身有輕微缺陷,不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮;III類樁:樁身有明顯缺陷,對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響:Ⅳ類樁:樁身有嚴重缺陷樁。
該場地共完成低應(yīng)變檢測樁423根,其中I類樁380根,占本次抽檢總數(shù)的89.9;II類樁37根,占本次抽檢總數(shù)的8.7%;III類樁6根,占本次抽檢總數(shù)的1.4%;無Ⅳ類樁。
4 結(jié)論及建議
由單樁載荷試驗結(jié)果可知,該場地單樁豎向抗壓承載力特征值取985.7 kN。該場地共完成低應(yīng)變檢測樁423根,其中I類樁380根,占本次抽檢總數(shù)的89.9;II類樁37根,占本次抽檢總數(shù)的8.7%:III類樁6根,占本次抽檢總數(shù)的1.4%;無Ⅳ類樁。驗槽時應(yīng)仔細查明樁位、樁數(shù),對樁頭破碎淺部有裂紋的樁,要求截去破碎、淺部裂紋段并進行接樁至設(shè)計標高。
參考文獻:
低應(yīng)變反射波以其不可替代的優(yōu)勢成為樁基檢測中最常用的方法,但也有先天不足,本文介紹了其特點,檢測原理及在工程中的應(yīng)用,并對一些問題進行了探討。
關(guān)鍵詞:樁基,低應(yīng)變反射波,樁基完整性,檢測
中圖分類號: TU473.1 文獻標識碼: A 文章編號:
以動測方法發(fā)展起來的樁身完整性檢測技術(shù)是依賴于樁身及其缺陷對入射波的反應(yīng)而進行間接判斷的一種方法,其中低應(yīng)變反射波法是工程中檢測樁基完整性最常用的方法之一。在本文中將對低應(yīng)變反射波法測樁的原理、特點結(jié)合工程中的應(yīng)用進行詳細介紹,并就低應(yīng)變反射波在使用上的限制及影響因素進行簡單介紹。
1、低應(yīng)變反射波法測樁的特點
低應(yīng)變反射波法是工程中檢測樁基完整性最常用的方法之一,有其不可替代的優(yōu)勢,但也存在眾多不足帶來的誤判、漏判等,給工程建設(shè)造成不利影響:
(1)反射波法的優(yōu)點
儀器設(shè)備輕便,操作簡單,成本低廉;檢測覆蓋面大,可對樁基工程進行普查;可檢測樁身完整性和樁身存在的缺陷及住置,估計樁身混凝土強度、核對樁長等。
(2)反射波法的局限性
①檢測樁長的限制,對于軟土地區(qū)的超長樁,長徑比很大,樁身阻抗與持力層阻抗匹配好,常測不到樁底反射信號。
②樁身截面阻抗?jié)u變等時,容易造成誤判。
③當樁身有兩個以上缺陷時,較難判別。
④在樁身阻變小的情況下,較難判斷缺陷的性質(zhì)。
⑤嵌巖樁的樁底反射信號多變,容易造成誤判。
2、原理
低應(yīng)變反射波法是在時間域上研究分析樁的振動曲線,通常是通過對樁的瞬態(tài)激振后研究樁頂速度隨時間的變化曲線,從而判斷樁的質(zhì)量。一般是根據(jù)反射波與入射波相位的關(guān)系,判別某一波阻抗界面的性質(zhì),這是低應(yīng)變反射波法判別樁底情況及樁身缺陷的理論依據(jù)。
3、樁身混凝土強度判斷應(yīng)注意以下幾個方面
在針對具體的測試信號進行分析時還要結(jié)合樁周土的情況及影響因素進行判斷。嵌巖樁的時域曲線中樁底反射信號變化復雜,一般情況下,樁底反射信號與激勵信號極性相反;但樁底混凝土與巖體阻抗相近,則樁底反射信號不明顯,甚至沒有;如樁底有沉渣,則有明顯的同相反射信號。因此,要對照受檢樁的樁型、地層條件、成樁工藝、施工情況等進行綜合分析,不宜單憑測試信號定論。
4、在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用
(1)工程概況
該新建橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注圓樁,測樁布置圖見圖1?;鶚痘炷猎O(shè)計強度等級為C25,設(shè)計樁長18m,施工樁長16~18m,樁徑1300 mm。工程樁總數(shù)為14根,檢測根數(shù)12。設(shè)計持力層為中等風化片麻巖。
圖1測樁平面布置示意圖
(3)檢測方案
每根樁在樁頂至少布置4個測點,根據(jù)相關(guān)檢測規(guī)范布置測試點。
(4)儀器設(shè)備
檢測所使用的儀器是專用樁基檢測儀,使用的傳感器是高靈敏度加速度傳感器。用安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮沼闪Π艏ふ穸跇兜准皹堕g反射的應(yīng)力波信息,運用多通道數(shù)字濾波、指數(shù)放大、數(shù)字頻譜分析等高新技術(shù),可提高測試信噪比,保證測試結(jié)果的可靠性。
(5)檢測數(shù)據(jù)與處理結(jié)果
表4樁身混凝土結(jié)構(gòu)完整性檢測結(jié)果表
圖2典型低應(yīng)變樁基完整性檢測分析圖
(6)檢測結(jié)論
本次試驗共檢測12根工程樁,其中Ⅰ類樁9根,占所測樁數(shù)的75%;Ⅱ類樁3根,占所測樁數(shù)的25%。據(jù)可見樁底反射統(tǒng)計,實測波速平均值3539.1m/s、標準差81.0 m/s、離散系數(shù)2.3%,其中最小波速3502m/s系5#-1號樁,最大波速3788 m/s、系4#-1號樁。
5、測試影響因素的探討
①錘激振源對基樁檢測信號的影響
a.錘激能量。其大小取決于錘的質(zhì)量和下落速度。對大直徑長樁,應(yīng)選擇質(zhì)量大的錘或力棒,以產(chǎn)生主頻率低、能量大的激勵信號,獲得較清晰的樁底反射信號,但這時樁身的微小缺陷會被掩蓋。
b.錘頭材料。錘頭材料硬,產(chǎn)生的高頻脈沖波有利于提高樁身缺陷的分辨率,但高頻信號衰減快,不容易探測樁身深部缺陷;錘頭材料軟,產(chǎn)生的低頻脈沖波,衰減慢,有利于獲得樁底反射信號,但降低了樁身缺陷的分辨率。
c.脈沖寬度。小鋼錘的脈沖寬度約為0.6ms,尼龍錘約為2.0ms,橡皮錘約為4.8ms。激振脈沖寬度大,有利于探測樁身的深部缺陷,但波長大于缺陷尺寸時,由于波的繞射作用,樁身內(nèi)的小缺陷不容易識別,從而降低了分辨率;激振力脈沖寬度小,應(yīng)力波頻率高,波長短,有利于對樁身小缺陷的分辨率,但在樁淺部不能滿足一維彈性桿件的平截面假定條件,會出現(xiàn)接收信號波形畸變。
②樁頭處理。傳感器的安裝點和敲擊點要求是堅硬、新鮮的混凝土,如果敲擊點落在樁頂沒鑿干凈的浮漿上,能量在小范圍內(nèi)迅速耗散而影響應(yīng)力波向下傳播,并使雜波幅值大,殃及整個時域,掩蓋了樁下部的信息。
③傳感器。傳感器的選擇也很重要,所用傳感器應(yīng)與所測樁響應(yīng)相匹配,應(yīng)選擇靈敏度高、頻率范圍寬、線性動態(tài)范圍大的耐沖擊的加速度傳感器。
傳感器與樁接觸面耦合越好,檢測結(jié)果越真實。實踐表明,以樁頂圓心為敲擊點時,傳感器應(yīng)安裝于距中心2/ 3半徑處,檢測信噪比較大。
6、結(jié)束語
低應(yīng)變反射波法同其它的基樁檢測方法相比,具有簡便、快速有效的優(yōu)點。在現(xiàn)場測試時,必須采用合適硬度的激振錘與加速度傳感器,設(shè)置恰當?shù)膮?shù),保證采集信號的真實性。在對檢測曲線判斷時,應(yīng)該綜合地質(zhì)條件、施工工藝、應(yīng)力波傳播機理、樁側(cè)土和樁尖土的力學指標等各種因素分析判斷,才能比較準確地分析判斷樁身質(zhì)量。
由于存在著復雜的樁-土系統(tǒng)、理論假設(shè)與實際不相符等問題,低應(yīng)變反射波法也有其局限性。認清這些問題有助于提高檢測結(jié)果的可信度。
【參考文獻】
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和工程安全的角度考慮,如何快速、準確地檢測樁基質(zhì)量成為樁基行業(yè)內(nèi)所關(guān)心的重要問題,工程實際需要推動了樁基檢測技術(shù)的快速發(fā)展。低應(yīng)變反射波法是在這種工程需要和技術(shù)發(fā)展的背景下發(fā)展起來的一種對樁身結(jié)構(gòu)完整性進行評價的動測方法,具有操作簡單、快速、經(jīng)濟而且能無破損檢驗樁身質(zhì)量等多方面優(yōu)點,是目前樁基質(zhì)量檢測規(guī)范首推的樁身完整性檢測方法,在樁基檢測當中得到了廣泛的應(yīng)用。
2 基本原理
低應(yīng)變反射波法是假設(shè)樁為等截面的一維線彈性桿,頂端受激振力或其他振動形式的沖擊后,沖擊能量都以應(yīng)力波的形式沿樁身傳遞,傳遞過程是以一維波動方程為數(shù)學模型。且桿件截面變形仍然保持平面,桿件變形與受力成正比,由振動理論基礎(chǔ)得知,樁體縱向振動的微分方程為:
其中,u為樁身在z方向上的位移;C為應(yīng)力波沿樁身的傳播速度, , E 為材料彈性模量,ρ為介質(zhì)密度。
其樁身波阻抗,縱波波速及缺陷位置的計算表達式分別為:
Z =ρCS (2)
C = 2 L / t (3)
L′= Ct′/ 2 (4)
其中,Z 為樁身波阻抗;S 為樁身橫截面面積;L 為樁長;t 為樁底反射波雙程旅行時間;L′為樁身缺陷位置;t′為缺陷處反射波雙程旅行時間。
值得注意的是,波速由實測值決定,通常實測的波速是樁的平均波速,缺陷位置的波速一般大于平均波速,因此,確定缺陷位置時要適當考慮這一因素的影響。設(shè)樁在某截面處其阻抗發(fā)生變化,變化前后的阻抗分別為Z1 和Z2 ,可得:
其中,ur 為入射波位移;uα為反射波位移;α=Z2/Z1 。
由式(5)可知,在t=2L/C 時間內(nèi),當樁身阻抗由大變小時,α<1,入射波與反射波同相;當樁身阻抗由小變大時,α>1,入射波與反射波反相;當樁身阻抗無變化時,α=1,反射波為零,即不存在反射現(xiàn)象。實測中,須根據(jù)實測樁身阻抗波形曲線變化情況,再結(jié)合式(2)判斷樁身的缺陷性質(zhì)。
3 數(shù)據(jù)采集
準確性和可靠性與準備工作的好壞直接相關(guān)。在低應(yīng)變反射波法的數(shù)據(jù)采集過程中,應(yīng)該注意以下幾點: 1) 在測試前,應(yīng)把樁頭鋼筋切割開,認真清理樁頭浮漿及破碎部分,直到露出堅硬混凝土界面,使樁頭密實,并盡量平整,至少應(yīng)在成樁后8d~15d 方可檢測。2) 對于實心樁,傳感器安裝點與錘擊點的距離不宜少于樁徑的1/4;當錘擊點在樁頂中心時,傳感器安裝點與樁頂中心的距離為樁半徑的2/3。對于空心樁,錘擊點和傳感器安裝點宜在樁壁厚的1/2處,傳感器安裝點、錘擊點與樁頂面圓心構(gòu)成的平面夾角宜為90°。對發(fā)現(xiàn)信號異?;蛴忻黠@缺陷的樁,應(yīng)增加安裝點和錘擊點,以便取得可靠信號和消除干擾信號。傳感器應(yīng)與樁頭結(jié)合牢靠。3) 一般來講,激振能量與脈寬取決于激振工具的重量、外形尺寸、錘頭材料及打擊力度。作用時間越短促,其力脈沖時間越窄,所含的高頻成分越豐富;反之作用時間越長,其能量將主要集中在低頻范圍。鐵錘敲擊樁頂激發(fā)的脈沖窄而尖,其激發(fā)頻率相對較高,對于檢測短樁及發(fā)現(xiàn)淺部缺陷有好處;尼龍錘或橡皮錘或木錘激發(fā)的脈沖寬而低,激發(fā)頻率相對較低,對于發(fā)現(xiàn)深部缺陷及長樁樁底反射有好處。所以,在檢測過程中應(yīng)根據(jù)不同的目的選用不同材質(zhì)、不同重量的錘擊振。4) 采樣時間間隔過大,輕微缺陷會被掩蓋,樁底反射不明顯;采樣時間間隔過小,對缺陷的性質(zhì)、量度不易識別,一般采樣時間間隔宜為20~100μs。
4 數(shù)據(jù)處理
1) 濾波技術(shù):目前在樁基檢測數(shù)據(jù)處理中濾波技術(shù)應(yīng)用最多,尤其是低通濾波。一般對于短樁、小直徑樁采用的低通濾波值較高;而對于長樁、大直徑樁采用的低通濾波值較低,這樣可使樁身的響應(yīng)曲線更為明顯。
2) 曲線放大:目前在樁基檢測放大技術(shù)中有 線性放大和指數(shù)放大兩種手段。線性放大可使細小的缺陷明顯,而指數(shù)放大則可使各反射面相對明顯,各有千秋。線性放大對于缺陷定量化有好處,而指數(shù)放大有時會使曲線畸變。通常采用線性放大使不明顯的反射線性增大,了解缺陷程度,應(yīng)用指數(shù)放大來定性分析不明顯的界面反射。 3) 缺陷處信號重復反射問題的識別:如果缺陷存在的部
位位于一半樁長以內(nèi),則會產(chǎn)生二次反射疊加于曲線上,對這個問題應(yīng)當認真區(qū)分,否則會產(chǎn)生誤判。一般來說,缺陷處重復反射的信號具有等時距的特點。如果存在反射界面等時距的現(xiàn)象,則就有重復反射的可能。
5 低應(yīng)變測試應(yīng)注意的事項
低應(yīng)變反射波法進行樁基檢測,首要問題是在測試過程中,獲得真實的實測波形,因此,在實際過程中,檢測人員應(yīng)該注意以下幾點:
5.1 收集足夠的資料
“動測是一門診斷學”,首先對測試工地的有關(guān)資料進行全面收集和了解,包括工地的地質(zhì)資料,查閱巖土的土工和力學指標;弄清土層的分布和走向,詳細閱讀地質(zhì)報告,特別要了解在樁長度范圍內(nèi)各個地層的含水量、孔隙比、壓縮模量、容量、內(nèi)摩擦角、地基承載力及側(cè)壁摩阻和端阻的建議值。
其次應(yīng)查閱本工程的施工材料,詳細了解樁的施工順序,核準樁機型號、錘重、落距和貫入度。
第三了解混凝土的配合比,鋼材的規(guī)格,鋼筋籠的長度,水泥、骨料規(guī)格以及試塊的抗壓強度。
第四查閱打樁記錄,特別應(yīng)了解工地內(nèi)打樁過程中曾出現(xiàn)過的故障和處理過程,并參閱試樁的充盈系數(shù)、塌落度和齡期等。
第五收集工地在施工過程中進行井徑和沉渣測試的資料,以便分析樁的擴徑和縮徑與地層和施工的關(guān)系。
5.2 做好樁頭處理工作
樁頭未處理好的情況下,將使樁頭混凝土振松、振裂,產(chǎn)生信號振蕩,容易產(chǎn)生斷樁的誤判,因次在檢測之前,應(yīng)鑿去浮漿和松散部分,暴露出新鮮、堅硬的混凝土,做好基本的樁頭處理工作,避免日后不必要發(fā)生的問題。
6 結(jié)語
這種低應(yīng)變反射波法是一門相對而言比較成熟的樁基檢測方法,目前樁基檢測中得到了廣泛的應(yīng)用,它具有操作簡單、快速、經(jīng)濟而且能無破損檢驗樁身質(zhì)量等多方面優(yōu)點,
但是造成樁基缺陷的原因還是不可避免的,這也是由于施工條件和施工工藝等多方面的影響。就目前而言,低應(yīng)變反射波法尚有一些技術(shù)問題存在,值得進一步探討研究。
a.無法準確定性缺陷。單就測試曲線而言,所測得的樁頂反射波幅度受各種因素影響,縮頸、裂隙、離析的表現(xiàn)形式有可能完全相同,造成缺陷的具體性質(zhì)無法正確判定,進一步確定缺陷的性質(zhì)需要檢測經(jīng)驗及其他補充資料。
b.參數(shù)的誤差。已有的動測方法中,除了現(xiàn)場試驗確定的參數(shù)外,還有一些需靠經(jīng)驗或已有動力與靜力對比試驗資料確定的參數(shù),這些參數(shù)本身與實際均有一定出入。
參考文獻:
[1] 文海霞,鄭國勇.低應(yīng)變反射波法樁基檢測的試驗研究[J].路基工程,2009 (2):137-138.
關(guān)鍵詞:反射波法;淺部缺陷;樁身裂縫;信號分析
樁基礎(chǔ)作為隱蔽工程,一直以來都是工程質(zhì)量控制和監(jiān)督的主要關(guān)注點之一。目前評價基樁整體質(zhì)量最有效的辦法就是基樁低應(yīng)變反射波法。
低應(yīng)變反射波法的的理論是建立在假設(shè)樁體是一維線性彈性桿件的前提之上。滿足這個假設(shè),要求受檢樁的長徑比、瞬態(tài)激勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比宜大于5,設(shè)計樁身截面宜基本規(guī)則【1】。樁身淺部缺陷一般指檢測時樁頂面一下0-2m內(nèi)的缺陷,缺陷明顯時,檢測信號往往得不到缺陷以下的樁身信息反饋。此時我們的研究對象其實局限于一個長徑比小于5的圓柱體中,得到的信號是三維波動和振動相結(jié)合的產(chǎn)物。
1 淺部缺陷出現(xiàn)的概率較高
通過對寧波市鎮(zhèn)海區(qū)近年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),淺部缺陷的發(fā)生概率如下表,對于我國東部沿海軟土地區(qū)也有一定的借鑒意義。
2 實例分析及結(jié)論
淺部缺陷常見的一般有樁頂疏松,混凝土強度不足,局部混凝土離析,裂縫,斷裂,夾泥等。對于相關(guān)的典型曲線,大家已經(jīng)有了許多經(jīng)驗積累,專家們也給出了比較全面的圖集。【2】
例1,樁徑Φ426mm沉管灌注樁,有效樁長34.0m,混凝土設(shè)計強度C25。
打孔安裝速度計鐵錘激發(fā) 低通濾波后
減小采樣間隔進行了復測,決定開挖。
減小采用間隔后 開挖后復測
實際處理結(jié)果,開挖至原樁頂下0.4m和1.1m發(fā)現(xiàn)細裂縫,挖掉1.1m裂縫以上部分后復測。經(jīng)高應(yīng)變驗證,為檢測時樁頂下4.8m左右明顯離析,且承載力不能滿足設(shè)計要求。通過此例得到以下結(jié)論:
(1)淺部裂縫能夠完全掩蓋較深部的重大缺陷。
(2)淺部裂縫用較大的采樣間隔得到的信號會難以判斷缺陷程度。
(3)出現(xiàn)低頻振蕩時,在排除大樁頭,墊層樁頭粘結(jié)等干擾因素后,應(yīng)慎重考慮。
例2,某化工管廊采用φ500(65)預制薄壁管樁基礎(chǔ),場地原為海涂,淤泥層較厚。由于附近不當堆土,造成土體側(cè)移,打樁十天后已發(fā)現(xiàn)樁開始傾斜,樁長18.5-20.0m。采用加速度計和小尼龍錘,高粘性黃油。部分樁信號和現(xiàn)場目測結(jié)果較一致,但部分明顯傾斜樁缺陷幅值較低,如下圖:
5天后,我們再去現(xiàn)場查看時,該場地又發(fā)生了明顯位移,原來樁身傾斜的更為嚴重,斷裂脫離已肉眼可見。最終該區(qū)域所有樁都報廢了。由此可見:
1)低應(yīng)變的現(xiàn)場調(diào)查和檢測信號同樣重要。
2)光依靠檢測信號中反射波的波幅強弱判斷缺陷程度不一定可靠,因為較軟的土或者某些結(jié)構(gòu)能吸收一部分應(yīng)力波的能量。
3 結(jié) 語
低應(yīng)變反射波法是理論和實踐結(jié)合非常緊密的檢測技術(shù),希望能通過拋磚引玉,與各位進行交流和學習,提高檢測水平,服務(wù)工程建設(shè)質(zhì)量。
參考文獻
[1] 中華人民共和國行業(yè)標準,建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ 106-2003)。北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.
[2] 劉屠梅,趙竹占,吳慧明,基樁檢測技術(shù)與實例。中國建筑工業(yè)出版社,2006。