低應(yīng)變樁基檢測(cè)方法探討

1、<p>　　低應(yīng)變樁基檢測(cè)方法探討</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與工程建設(shè)的快速發(fā)展，樁基檢測(cè)作為隱蔽工程驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證整個(gè)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用。采用低應(yīng)變反射波法判斷樁身質(zhì)量，具有檢測(cè)速度快、經(jīng)濟(jì)，便于全面普查樁的質(zhì)量、判別樁的完整性和質(zhì)量缺陷等特點(diǎn)，是一種值得推廣的方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：低應(yīng)變檢測(cè)；樁基；缺陷 </p

2、><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展，樁基已成為一種重要的基礎(chǔ)形式，在高層建筑、重型廠(chǎng)房、橋梁、港口、碼頭、海上采油平臺(tái)、核電站工程以及地震區(qū)、軟土地區(qū)、濕陷性黃土地區(qū)、膨脹土地區(qū)和凍土地區(qū)的地基處理中得到廣泛地應(yīng)用。樁基工程除因受巖土工程條

3、件、基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樁土體系相互作用、施工以及專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)等關(guān)聯(lián)因素的影響而具有復(fù)雜性外，樁的施工還具有高度的隱蔽性，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題難，事故處理更難。因此，樁基檢測(cè)工作是整個(gè)樁基工程中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有提高樁基檢測(cè)工作的質(zhì)量和檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的可靠性，才能真正地確保樁基工程的質(zhì)量與安全。如何快速準(zhǔn)確地檢驗(yàn)工程樁的質(zhì)量，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的樁基工程的需要是目前土木工程界十分關(guān)心的問(wèn)題，也是長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者、研究人員和工程技術(shù)人員從事的

4、一個(gè)研究課題。 </p><p>　　一、低應(yīng)變法樁基檢測(cè)簡(jiǎn)介 </p><p>　　低應(yīng)變法檢測(cè)樁基時(shí)，操作簡(jiǎn)便、快捷，并能較好地反映樁基質(zhì)量，因此得到了廣泛的應(yīng)用。樁基采用低應(yīng)變法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，應(yīng)預(yù)先在樁頂設(shè)置傳感器，然后用小錘敲擊樁頂，使樁產(chǎn)生應(yīng)力波信號(hào)，進(jìn)而傳遞到傳感器中，這樣就可以根據(jù)應(yīng)力波理論研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，通過(guò)反演分析得到樁基的頻率信號(hào)和速度信號(hào)，最終獲得關(guān)于樁基質(zhì)

5、量的分析結(jié)果。 </p><p>　　應(yīng)力放射波法假設(shè)樁基為一維截面的勻質(zhì)桿件，具有連續(xù)彈性，其沿樁身傳播的應(yīng)力波不受周?chē)馏w的影響，它以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征作為研究對(duì)象，從而尋找樁基質(zhì)量問(wèn)題。檢測(cè)時(shí)，先用小錘敲擊樁頂，施加一個(gè)瞬態(tài)振動(dòng)，從而在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，大部分應(yīng)力波將在樁內(nèi)傳播，這是因?yàn)橹車(chē)馏w與樁體對(duì)應(yīng)力波的抗阻性能相差太大，當(dāng)波長(zhǎng)L＞＞樁徑D，應(yīng)力波波長(zhǎng)λ＞＞D 時(shí)，可以將樁看做一維桿件，從而可

6、以運(yùn)用一維桿波動(dòng)方程計(jì)算應(yīng)力波在樁內(nèi)的傳播。當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，缺陷部位就會(huì)形成波阻抗差異界面，垂直入射的應(yīng)力波傳遞到缺陷部位時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生透射波和反射波，其中透射波將會(huì)繼續(xù)向下傳播，而反射波又會(huì)沿著樁身回傳到樁頂，這樣就可以根據(jù)樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮盏降姆瓷洳ǖ恼穹⑾辔?、頻率等特征，同時(shí)結(jié)合施工記錄、地層資料等，準(zhǔn)確判斷樁的性質(zhì)。 </p><p>　　二、低應(yīng)變檢測(cè)樁基的原理 </p><p>

7、;　　2.1、基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)反射波法的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)或樁身截面面積變化(如縮徑或擴(kuò)徑)部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接受放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)算樁身波速，以判斷樁身完整性及估計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)。還可根據(jù)波速和樁底反射波到達(dá)時(shí)間對(duì)樁的實(shí)際長(zhǎng)度加以核對(duì)。 </p><p>　　2

8、.2、低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁體完整性的基本模型反射波法是建立在一維波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上的。假設(shè)樁為質(zhì)地均勻、各向同性的一維線(xiàn)彈性體（樁的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑，且入射波波長(zhǎng)入大于樁的直徑），當(dāng)用手錘在樁項(xiàng)敲擊時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力波在樁身傳播滿(mǎn)足一維波動(dòng)方程。在推導(dǎo)樁的縱向振動(dòng)方程時(shí)，作以下基本假設(shè)：a、樁身視為一維桿件；b、材料均勻，視為彈性材料；c、樁身橫截面上應(yīng)力分布均勻，波阻抗可以被識(shí)別。 </p><p>　　三、低應(yīng)變檢測(cè)

9、樁基方法的具體操作 </p><p>　　3.1、前期準(zhǔn)備工作。進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)預(yù)先搜集工程的成樁工藝、樁的直徑、樁的長(zhǎng)度、成樁時(shí)間、樁的強(qiáng)度等信息；進(jìn)場(chǎng)后，不要急于測(cè)試樁基質(zhì)量，而應(yīng)該充分了解樁的施工質(zhì)量，觀(guān)察、敲擊樁頭，檢查樁頭是否干燥、緊固、含有泥漿等；確定樁頭達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將其清理干凈，確保樁頭平整無(wú)破損，此外，為方便傳感器的安裝，需要用砂輪打磨出3～4 個(gè)直徑8～10cm 的光面。 </p>&

10、lt;p>　　3.2、采集野外數(shù)據(jù)。低應(yīng)變法實(shí)際上就是利用反射波來(lái)檢測(cè)樁的質(zhì)量，而反射波法效果的好壞與振源有很大關(guān)系，也就是說(shuō)，不同的錘擊方式會(huì)形成不同的振源，從而造成差異巨大的曲線(xiàn)。通常情況下，要想獲得樁底反射信號(hào)，大錘適合于大樁，小錘適合于小樁，而長(zhǎng)度較大的樁則適合于脈沖寬的擊振源。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該具體情況具體分析，采取相應(yīng)的擊振方式，對(duì)于疑點(diǎn)較多的樁，可以更換傳感器的位置進(jìn)行對(duì)比分析，也可以使用多種擊振方式綜合分析，從而

11、得出正確的結(jié)論。 </p><p>　　作為接受樁身反射信號(hào)的關(guān)鍵設(shè)備，傳感器性能的好壞對(duì)波形的采集質(zhì)量有著決定性作用，因此，選用合適類(lèi)型的傳感器就顯得尤為重要，一般而言，選用輕型傳感器和電纜，有利于跟蹤響應(yīng)，此外，傳感器的安裝也很重要，務(wù)必使樁體與傳感器緊密接觸，不要用手按傳感器，使用黃油可以有效提高傳感器的安裝質(zhì)量。力棒容易產(chǎn)生二次沖擊從而引起信號(hào)失真，為此，最好對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擊錘人員展開(kāi)相應(yīng)培訓(xùn)，從而掌握敲擊質(zhì)量。

12、 </p><p>　　3.3、數(shù)據(jù)的分析處理。應(yīng)力反射波法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如費(fèi)用小、方便快捷、測(cè)點(diǎn)廣等，成為當(dāng)前使用的較為有效的樁基質(zhì)量檢測(cè)方法，但是自身也存在一些缺陷，其應(yīng)用也受到了一定程度的限制?，F(xiàn)就影響鉆孔、挖孔樁缺陷的因素進(jìn)行分析，具體分析如下：完整樁。樁體質(zhì)量好時(shí)，樁底反射信號(hào)明顯，反射波形光滑，波速正常；樁縮頸。樁使用鋼護(hù)筒時(shí)，有可能引起樁縮頸，從而形成假缺陷柱波形；樁發(fā)生斷裂時(shí)的反射。樁斷裂后，其波

13、形曲線(xiàn)的波峰較為明顯，而柱底信號(hào)卻不明顯，可以根據(jù)樁的平均波速求得具體的斷樁位置。 </p><p>　　四、低應(yīng)變檢測(cè)樁基基礎(chǔ)的自身缺陷 </p><p>　　低應(yīng)變法在其使用過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題，這也影響了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。低應(yīng)變法依賴(lài)于靜動(dòng)對(duì)比系數(shù)，為此需要根據(jù)不同的樁型條件和不同的地質(zhì)條件建立靜動(dòng)對(duì)比系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，工作量巨大；難以定量分析。目前低應(yīng)變法只能依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判

14、斷，為此，研究人員一直致力于開(kāi)發(fā)低應(yīng)變波形的擬合分析方法，目前取得了一些進(jìn)展，但是仍然需要進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)研究；實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)力波的傳播會(huì)受到樁側(cè)土阻力尤其是動(dòng)土阻力的影響，具體如下：a、缺陷反射波的幅值受到影響；b、應(yīng)力波衰減速度大大增加；c、土阻力波的出現(xiàn)，限制了樁可以測(cè)量的長(zhǎng)度。一般樁基直徑不超過(guò)1.8m，可測(cè)樁長(zhǎng)度為6-60m 時(shí)測(cè)量效果較好。 </p><p><b>　　參考材料 </

15、b></p><p>　　[1]. 俞榮金：低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究2012年第17期。 </p><p>　　[2]. 鄭大軒：簡(jiǎn)述低應(yīng)變反射波在樁基礎(chǔ)檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 中小企業(yè)管理與科技2010年第7期。 </p><p>　　[3]. 周宇、鄧新明：低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 廣西水利水電2007年第1