基桩低应变法完整性检测的探讨

1、基桩低应变法完整性检测的探讨    摘要：当前，建筑行业中存在许多类型的对基桩完整性检测的方式，其中低应变法由于其使用成本较低、操作方法简便等优点，使用最为普遍。作者结合所学知识与实际遇到的高速公路项目，在文中论述了桩基完整性检测中采用的低应变反射波法的基本原理和检测方法，以及测试结果的模拟图，希望对从事相关行业的同仁有一定的帮助。 关键词：基桩；低应变法；完整性；检测 中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 所谓的基桩，其实是现代建筑中应用较普遍的一种地基处理技术。由于基桩的施工存在隐蔽性高、施工地形复杂、施工机械性能不稳、人员素质

2、参差不齐等多种影响因素，所以其质量的保证就需要同时注意多方面的因素。基桩质量不仅关系到建筑项目的安全性，更关系到人民的财产和生命安全。所以国家强制规定基桩施工必须进行基桩检测。基桩检测一般是指桩身的完整性和单桩的承载力两方面的检测，进而到整个基桩工程的检测与评定。基桩质量好坏直接关系到建筑物的安全，通过质量检测可及时发现和消除基桩工程质量隐患，质量检测是控制基桩质量的重要手段。在实际工程项目中，由于检测方法使用不准确，或者重视度不够，经常会发生基桩工程质量检测的可靠性不高的情况，为工程留下了隐患，严重的甚至会造成质量事故。作者结合自己工作的项目，就基桩完整性检测的给出了一些自己的看法。 2低应

3、变法测试的基本原理 2.1基本原理 测试原理是：用手锤在桩顶面敲击，施加一小冲击扰动力，产生低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做弹性振动，并由此产生应力波的纵向传播；当桩身存在明显波阻抗变化的界面，如桩缩扩径、断桩、桩底和严重离析时，将产生异常反射波，然后利用速度检波器或加速度传感器接受由初始信号和自由桩身缺陷或桩底产生的反射信号组合的时程曲线( 或称为波形)，再利用信号采集分析仪对所记录的带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录，识别来自桩身不同部位的反射信息，作出对桩的完整性判断。 我们以一维波动理论为运算基础：假设桩身为一维弹性杆件，同时介质均匀连续；假设

4、桩身某段为被测单元，其桩身介质密度、弹性波波速、截面面积用，C，A 表示，则令Z=CA，我们将其定义为广义波阻抗。 当，C，A变化时，变化发生处称为波阻抗界面，其比值可表示为n，其中n=Z1/Z2。 根据连续性条件和以及牛顿第三定律，我们得出得；，式中U，分别表示应力波的速度和应力，下标I，R，T分别表示入射波、反射波和透射波。 根据波阵面动量守恒条件, 得，与上式联立方程可得： ，。其中，F=( 1- n) /( 1+n) 称为反射系数，T=2/( 1+n) 称为折射系数。 可以得出： 桩身完好时, 存在唯一Z界面， n>1，F<0，T>0，波形线体现为同相。 桩身扩径时，

5、n<1，F>0，T>0, 波形线在同相上有突出大幅扩张现象。 桩身断裂时，n，F=-1，T=0，波形线体现多次有规律的反相反射，不见桩底现象。 桩身缩径时, > 1，<0，<1，>0，波形线在缩径位置有反相现象。 桩身夹泥或离析时，> ，<1，波形线在缺陷位置有反相现象。 桩底嵌岩或坚硬持力层时，n1，F0，波形线在时程上表现为同相，桩底反射信号有时表现为明显反相，有时不产生反射信号。 2.2波速和桩长的测算 反射波传递与反射的长度相等，所以波速C、桩长L和传播时间T三者间可建立下式关系： C=2L/T。用此公式可求出缺陷位置或实际桩长。波

6、速需考虑同一工地龄期相近基桩的平均波速。 3现场测试 3.1检测对象的强度要求 只有桩身砼达到一定的强度时，力锤敲击桩头，才可能产生应力波，并在桩身中传递作质点运动。砼强度不足，弹性模量就小，即使增加锤重, 应力波的传递阻力大，传递不到位，也难以检测到理想的桩身阻抗变化和底部的反射信号，为此，现行建筑基桩检测技术规范JGJ106- 2003(以下称检测技术规范) 要求采用低应变法检测时，受检桩的砼强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。 3.2桩头与安放传感器 受检桩的桩头，必须凿去浮浆，清扫干净，保证敲击部位基本平整；传感器的接触面平整，安放时必须确保传感器的轴线与桩身的纵轴线平行

7、或桩头平面垂直。传感器与桩顶之间可采用涂黄油等方法与桩连接，实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心1/2至2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90°，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。 3.3锤击技术要求 锤击激振点宜选在桩中心。大直径桩，可在不同位置做多点选择，以采集到理想的信号。锤击时要求：落锤到实初，动作干脆利索，锤击方向垂直于桩头平面，用力要适中，不能产生二次冲击。锤击时宜采用配套的力棒，力棒敲击的能量集中，容易获得良好的信号。敲击必要时辅用橡胶垫进行缓冲。 3.4检测前的现场勘

8、察及资料收集 检测前，应对施工过程中的水文地质、工艺流程情况进行现场观察和了解，对基桩的设计如直径、长度、设计强度、设计桩的种类进行全面了解，并收集有关技术资料, 以便作出正确的分析与判断。 3.5参数设置与信号采集 现场检测前，应选择好仪器的滤波频率、放大倍数、波速传感器的相应挡位、增益, 合理设置传递波速、桩长。采集有效信号一般为两个便可，如发现异常情况，应结合施工记录、地质资料综合判断其完整性。 4时程图形分析 (1) 完整桩(见图1) 。 波形光滑，基桩时程曲线同向，桩底反射信号明显，波速正常。 图1 完整桩 (2) 缩径缺陷桩(见图2) 。 基桩时程曲线出现短暂的反向信号。 图2 缩

9、径缺陷桩 (3) 假缺陷桩(见图3) 。 比较相邻的桩，都有在同样位置出现反向波现象，查看地质资料，分析产生此原因是由于地质突变，由粘土变为砂土造成。 图3 假缺陷桩 (4) 缺陷断桩(图4) 。 基桩时程曲线出现有规律的反向信号，不见桩底。 图4 缺陷断桩 5结语 用低应变反射波法检测桩基的完整性，其最大的优点在于相对准确、经济、快捷。当然其也不可避免的存在着以下几点缺点：对受检桩的检测工作面平整质量的要求十分之高；对锤击力量要求有很高的技巧；对缺陷的判断不如声波透射法判断的位置准确，必要时还需要采用钻芯法来确认缺陷的具体位置；要求对波速的设置要十分的适合，这就要求工作人员有丰富的工作经验和实际操作的能力；对