低、高应变法

低、高应变法（精选8篇）

低、高应变法 篇1

1 问题提出

一般来说, 在桩基检测中, 常把低应变法低频震荡波形的出现, 判为严重桩身缺陷或Ⅳ类断桩。如图1所示, 波形强烈震荡多次反射, 反映桩身浅部严重缺陷的波形特征。

某工程设计桩型为冲 (钻) 孔灌注桩, 桩长为18.2m, 桩径为φ1000mm。场地土层0~7m为强风化砂岩, 7~18m为弱风化砂岩。第一次测试波形呈强烈震荡反射, 如图1所示。桩头砍去0.2m后重新测试波形呈平滑稳定, 如图2所示。还有正相位桩底反射特征的完整好桩波形。分析认为成桩后桩顶有一定厚度浮浆, 浮浆干后呈离析并伴有裂隙, 测桩前没有处理干净劣质混凝土桩身材质所致。

这种情况, 可以通过现场观察桩头密实情况, 重新砍桩至骨料露出, 经整平处理后, 再测试处理。

但在检测中也发现, 有基桩的低应变反射波震荡波形, 却不是浅部桩身离析、缩径、断桩引起, 而是桩身浅部扩径 (或鼓肚) 引起。因此, 在基桩检测中, 对低应变法震荡波的波形分析应谨慎, 以免产生误判。

2 工程实例

某工厂生活用楼工程桩。场地地貌单元为山间盆地边缘单元类型。土层自上而下:粉质粘土 (含碎石) , 较疏松, 厚1.10~4.50m, 下部强风化花岗岩 (碎块状) , 厚2.60~6.60m, 底部中风化花岗岩为持力层, 如图3所示。

该场地地质条件稳定性较好, 可采用天然浅基础方案, 选用独立柱基础或墩基础为宜。持力层选在强 (中) 风化碎块花岗岩上。建设方考虑到抗震设防和施工方便, 采用冲 (钻) 孔灌注桩为地基基础。设计桩径为φ800mm, 桩长为7~10m, 单桩竖向承载力特征值为3100k N, 混凝土强度等级采用水下C30, 持力层选在中风化花岗岩上。实际上, 从该工程地质条件设计采用桩基础和施工条件已经是很保守了, 工程安全系数也足够大了。工程桩基施工时间是2012年9月下旬, 检测时间是12月初。然而, 就在桩基检测时, 却引起了一场风波, 在判断桩质量上有争议, 以至于上部工期推后1个多月。

在桩基检测时, 设计挑选的静载试验桩 (已制好桩帽) 先作低应变法, 桩身完整性检测。桩检测结果发现, 很多反射波形呈强烈震荡波形 (如图4所示) 。现场检测人员初步判断为桩身存在严重的缺陷, 用原桩做静载试验没有意义, 建议建设方更换基桩做静载。然而建设方处于做静载桩, 需要一个月制桩帽的混凝土养护时间, 会影响整个工期的进展, 因而提出采用低应变法判断桩质量的质疑。

经尊重建设方的意见, 重新分析有关资料。其中17号基桩是本区最典型的强烈震荡波形 (如图4中17号基桩波形) 。波形浑厚圆胖状, 呈强烈震荡, 但幅值不大, 类似图1的波形。其中17号基桩浅部土层粉质粘土厚约2m厚, 桩身中、下部嵌入碎块状强风化花岗岩和中风化花岗岩内, 中风化花岗岩顶部埋深在7~9.50m。可见, 表层的松散粉质粘土层很容易造成混凝土超灌, 浅部桩身直径很容易扩大变形。该桩施工, 下钢筋笼时间用30min, 混凝土灌注时间50min, 灌注连续, 中间无停灌。并采用水下C30混凝土灌注, 整桩实际灌注混凝土量5.39m3, 理论计算混凝土量4.72m3, 超灌量集中在桩身上段的粉质粘土层位置。设计桩径φ800mm, 实际桩径达到φ825mm以上。可见, 该桩桩身在粉质粘土与强风化花岗岩交界面之上部位, 桩径有扩大, 呈鼓肚畸变。因此, 引起波形强烈震荡特征。另一根4号基桩检测波形, 如同17号基桩波形。仔细观察波形细节有不同之处, 是在桩身2m深位置, 波形隐约负相位反射特征, 如图5所示。这表明, 该桩桩身在2m附近有明显扩径或鼓肚现象。经查施工资料知, 4号基桩, 整桩实际灌注量5.62m3, 理论计算混凝土量4.93m3, 比17号基桩用量多, 设计桩径φ800mm, 实际施工后桩径达到φ829mm。12月9日, 在甲乙方的配合下, 对17号和4号基桩, 进行现场开挖验证 (见图6) 。

17号基桩首先进行开挖验证。采用机械钩机开挖2m, 发现桩身桩径越挖越大, 呈渐变“鼓肚”。在桩身2m附近, 桩身扩大呈“磨盘”状, 如图7所示。有了17号基桩开挖验证的经验, 再开挖4号基桩, 就更有信心。4号基桩开挖过程, 明显观察到桩身直径渐变扩大。挖至2m深, 桩身一下子扩大, 呈大的“磨盘”状覆盖在强风化花岗岩顶 (如图8) 。对于这样的基桩使用, 其承载力不会受影响, 反而更有利。

为进一步验证桩的承载力, 17号基桩现场开挖后, 回填夯实表土, 处理好桩头后作静载试验。试验采用自动加载仪, 试验的全过程正常, 最大加载量6200k N, 桩沉降均匀, 最大沉降量为26.80mm, 如图9所示。该工程其他静载试验基桩试验也正常, 均满足设计要求。

3 机理分析

低应变反射波形取决于桩身阻抗变化, 但桩身浅部扩径与缩径而引起的波形变化, 难以区分, 而容易造成混淆 (见图10所示) 。模拟桩身浅部扩径和缩径的波形, 都是震荡形, 要说明其区别, 只能从波形震荡频率上加以区分。然而, 实际现场测试的波形受到干扰, 以至于难以区别。

对于该区17号基桩, 由于土层浅部疏松粉质粘土层混凝土大量超灌, 使桩身浅部充盈扩大直径。桩身中、下部桩径恢复原设计桩径的模型 (如图11) 。强烈的正相位反射波形, 应是桩径恢复原设计桩径界面处对缩径的反射。

对于该区4号基桩波形, 应是如图12所示的模拟波形。由于粉质粘土与风化花岗岩界面之前桩径明显渐变扩大呈“磨盘”状鼓肚反射负相位波形。

4 结语

工程实例表明, 对于基桩的低应变法震荡波形解释要严格谨慎, 决不能一概而论, 不进行仔细分析研究, 就下断语, 必导致误判。实践证明, 在排除现场各种测试干扰情况下, 采用综合地质和施工条件分析, 必要时可采用现场开挖, 静载试验等方法验证, 一般都能取得比较良好的判断效果。

摘要：本文通过对某工区冲 (钻) 孔灌注桩工程, 基桩低应变法反射波震荡波形的综合分析, 现场开挖、静载试验验证, 工程事实表明, 对于低应变法震荡波形解释必须十分谨慎, 以免产生误判。

关键词：低应变法,震荡波形,桩基扩身扩径

参考文献

[1]JGJ106-2003, 建筑基桩检测技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[2]陈凡, 等.基桩质量检测技术.北京:中国建筑工业出版社, 2003.

低、高应变法 篇2

摘要：根据多年基桩检测经验，分析了反射波测桩原理和适用范围，阐述了反射波法检测前和检测过程中的工作重点及反射波法检测基桩桩身常见缺陷的时程曲线波形特征，以及反射波法检测技术存在的主要问题，并对反射波法检测基桩时要想获得可靠的信息和对桩身完整性做出准确的评判进行了总结。

关键词：反射波法；基桩完整性；缺陷波形特征；存在问题

反射波法是基桩低应变桩身完整性检测中最常用的方法，虽然该方法现场检测相对简单，但如果检测前的桩周土等资料收集不全、桩头处理不到位、检测中的激振方式、传感器的选择不当以及检测数据分析人员的实际经验不足等都会影响最终桩身完整性的判定。

1、低应变反射波法测桩原理及适用范围

基桩完整性的反射波法检测技术是以一维波动理论为基础的。它是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、裂缝、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波，经接收放大，通过分析实测曲线特征，以判断桩身完整性。

本方法适用于混凝土灌注桩和预制桩等刚性材料桩的桩身的完整性检测与判定，最大有效检测深度桩长50米。

2、低应变反射波法测桩前的工作重点

2.1现场信息收集。收集基桩的设计、施工及相关地质资料等信息；

2.2桩头处理到位。桩头与桩身的材质、强度和截面尺寸应基本相同，桩顶面应破除至新鲜混凝土面，且与桩轴线基本垂直，测点和激振点要磨平；

2.3通过现场比对试验以确定激振设备和传感器；

2.4混凝土灌注桩桩身混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa及混凝土龄期最好在成桩后14天以上检测。

3、低应变反射波法现场检测过程中注意事项

3.1采样频率与采样间隔应设置合理，否则对后期数据处理分析增加难度；

3.2力锤敲击时，应使其作用力方向垂直于桩顶水平面且自由弹起，采用力棒激振时应使其自由下落；

3.3数据采集过程中，各测点应重复检测3次以上，且检测的波形具有良好的一致性。对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测验证。

4、低应变反射波法检测基桩桩身常见缺陷的时程曲线波形特征

4.1离析、胶结不良桩的波形曲线特征

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，波形相对较平坦，桩底反射信号的频率会有所下降。如图1所示。

4.2断裂或夹层

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，会出现等间距的多次反射，桩底反射振幅小，甚至很难看到。如图2所示。

4.3桩底沉渣过厚

ρ1>ρ2，C1>C2，A1=A2，同相，在端承桩情况下，若采集到较清晰的桩尖响应信号，并与初始波同相位，此时，应判定桩底沉渣较厚，超过规范要求，因为正常情况下的端承桩，通常桩尖响应几乎无反映或微弱反映。当桩底沉渣清除特别干净，且和基岩接触，此时桩尖响应相位与初始波反相。如图3所示。

4.4扩颈

ρ1=ρ2，C1=C2，A1

4.5缩颈

ρ1=ρ2，C1=C2，A1>A2，同相，有下冲似正弦波形，下半幅能量相对较弱，如果缩颈下紧接一扩颈缺陷，此时，縮颈的程度被削弱，扩颈也不易分辨。如图5所示。

5、反射波法检测技术存在的主要问题

5.1桩顶横波干扰问题

在反射波法基桩基桩检测实践中，存在着桩顶横波干扰。但经验不足的检测人员可能误将其作为桩身浅部缺陷产生的反射纵波对待，产生误判。

5.2 桩周土质对反射波曲线的干扰问题

基桩缺陷的反射波曲线特征往往受到施工现场的地质水文等影响，当检测人员对施工场地和施工过程不了解，就可能产生误判。

5.3 测试人员的现场测试、分析判定经验缺乏

由于动测的波形判读和资料分析比较困难，如果分析人员对动测法不是很熟练且理论基础和实践经验不足，就有可能出现不同错误，导致不正确的分析结果，甚至出现误判。

6、结论

低、高应变法 篇3

随着我国国民经济的不断发展, 城市化的进程加快, 城市人口也在急剧的增加, 在建筑工程的施工建设中, 桩基技术获得广泛的应用, 不仅提高了建筑工程的施工质量, 而且还在一定程度上提高了建筑工程的施工效率。在建筑工程的基桩的检测过程中, 需要对基桩的承载力进行检测, 还需要检测基桩的完整性, 以及时的发现基桩中存在的不足和问题, 保证基桩的施工质量, 尽可能的降低基桩中存在的安全隐患。

1 基桩低应变法检测的原理

1.1 假定原理

对基桩的低应变法的检测原理进行分析, 将基桩中三维弹性波化简为一维弹性波的问题, 以降低基桩低应变法检测原理分析的难度, 分析过程中所使用的基桩材料是混凝土材料。

(1) 基桩的桩身所使用的混凝土材料具有良好的连续性、均匀性以及弹性, 能够满足虎克定律对于桩身弹性的要求。

(2) 对桩基的桩身施加瞬态应力之后, 具备良好弹性的桩身会发生一定程度的弹性变形, 并在混凝土这个介质中, 通过波的形式进行传播, 这也就是我们常说的弹性应力波。

(3) 在对桩基桩身的低应变法检测理论进行分析时, 要忽略波在传输过程中受到的材料阻尼的影响。

(4) 在一维弹性杆的分析中, 如果横向的尺寸比纵向尺寸小的话, 那么就需要在分析的过程中忽略横向截面上的波所进行的二维传播。

(5) 在波进行传输的过程中, 基桩的横截面一直被认为是平面的, 并且横截面上所承受的应力是均匀的。

通过以上五方面的描述, 现提出以下几个问题:

(1) 对基桩的桩身沿着基桩轴线的方向进行简化, 定义为一维弹性杆的模型, 通过对基桩桩身混凝土材料的强度以及地层的弱波阻抗等来对基桩桩身的横截面的变化进行描述。

(2) 将三维方向的波阻抗传播简化为一维, 弹性波在基桩的桩身内传播的过程中, 一旦遇到截面, 且截面上的阻抗发生变化就会出现反射的现象。

(3) 在基桩的桩顶会安装上传感器, 用来接收基桩中的传输的物质波, 通过对不同种类物质波的分析, 对基桩桩身中的缺陷或者是桩底进行分析。

在对基桩的低应变法检测进行分析的过程, 主要涉及到基桩桩身的平均弹性波速、桩长、弹性波传播、反射所需的时间。

1.2 波动方程

现有一基桩属于一维线弹性杆, 长度是L, 基桩桩身的横截面积为A, 基桩具备的弹性模量为E, 质量密度为ρ, 拥有的弹性波速为C, 广义波阻抗Z=AρC, 那么就可以得出基桩在进行一维波动的方程:

如果基桩中的某一个阻抗出现变化的话, 应力波离开介质Ⅰ进入到Ⅱ之后, 基桩中会出现速度反射波Vr以及速度透射波Vt。基桩桩身质量的系数为, 那么:

基桩中的缺陷可以通过缺陷反射幅值进行确定, 而缺陷的位置是由反射波时间决定的:

2 混凝土材料、应力波传播对检测波速产生的影响

混凝土材料是非线性材料的一种, 在对基桩进行低应变法检测的过程中, 一定要对混凝土材料进行简化, 并普遍认为混凝土材料在承受荷载的作用下会变成线性结构。但是, 混凝土材料在实际情况下, 会变得较为复杂, 且影响因素也会变得多样化, 除了混凝土的组成部分和强度外, 还和承受荷载的类型、大小、持续速度等方面有关。

在对基桩的低应变法进行分析的过程中, 应力ρ和应变ε之间是非线性的关系, 前期阶段是基桩能够彻底恢复桩身中的弹性阶段;中期阶段属于基桩中的弹塑性还能够得到一定程度的恢复;后期阶段则指的是基桩中的塑性阶段, 不能恢复弹性。当基桩中存在着较小的应力时, 混凝土材料中的塑性就不会太突出, 此时混凝土中的应力和应变之间就存在着直线关系;当基桩中的荷载在不断的增加时, 混凝土中的塑性就会愈来愈突出, 且应力和应变之间的关系也被转变为曲线关系了。在应变和应力发生变化的过程中, 应变的速度要大于应力的速度, 但是随着既庄重荷载的不断增加, 在达到破坏之前, 混凝土中的应力应变关系的非线性会更加的明显, 因此此时混凝土的塑性也会更加突出。

混凝土材料会达到破坏状态, 主要是由于混凝土所承受的应力值之间存在着较大的差异, 混凝土的应力变化会影响到割线模量的变化。而在混凝土材料的力学中, 由于混凝土的应力较小, 那么混凝土所具备的应力应变关系可以使用弹性模量来表示。弹性模量属于混凝土变化过程中的初始模量, 值得是切线模量, 也就是切线原点的斜率。

在基桩低应变法检测的过程中, 所用到的弹性波属于三维波, 一维的应力波理论只有在特定的条件下才能成功, 否则的话基桩中的一维应力波会转变为三维问题, 但是在实际的过程中, 都有界限的存在, 而弹性波受到界限的影响, 导致弹性波的传播规律和波速发生变化。但是如果基桩中的具有弹性的物体比应力波进行传播的区域大, 且达到规定的出呢过度时, 弹性物体的界限对弹性波的影响就很小, 忽略不计, 那么此时的弹性体就属于无限弹性体。

3 桩周土层对检测结果的影响和控制

低应变法是利用桩身阻抗变化对信号曲线产生影响来判断桩身的质量。但除了桩身阻抗变化会影响信号曲线的因素以外, 桩周土同样不可避免地会影响信号曲线。低应变法信号曲线所反映的不仅是桩身阻抗的变化情况, 而是广义阻抗作用的结果。桩周土阻力对检测结果主要有下面的影响: (1) 导致应力波迅速衰减, 检测时的有效测试深度减少; (2) 影响缺陷反射波的幅值, 使缺陷分析时的误差加大; (3) 在软硬土层交界及附近产生土阻力波, 干扰桩身反射波, 土阻力反射波与桩身缺陷反射波易混淆, 从而造成误判。

在对桩基测试曲线进行分析时, 要充分考虑到桩周土层对所采集波形的影响。在桩基低应法检测中, 检测人员往往注意到桩本身的子波叠加而引起的缺陷判断, 而忽略了应力波在桩中传播时, 不仅受桩身材料及缺陷的影响。桩周土层的土力学性能越好, 应力波在桩周土层中的损耗越大。同时受桩周土层的土模量大小的影响, 在硬土层处将会产生类似扩径的反射波, 在软土层处将会产生由于应力波透射损耗小而产生类似缩径的反射波。如果不考虑桩周土层对所采集曲线的影响, 不了解桩侧的土质情况, 有时会造成误判。

(1) 桩周及桩底为同一地层或波阻抗差异较小的交互地层时, 满足一维波动理论的假设条件。检测曲线异常则由基桩本身的缺陷所致。

(2) 桩周地层为波阻抗差异较大的交互地层时, 由于地层界面处波的反射可能引起曲线异常, 所以, 对检测曲线异常的解释就存在多解性, 即可能是由于基桩本身的缺陷所致, 也可能是由于基桩周围的地层变化所致。此时应注意在排除地层产生异常的可能性后, 进一步确定基桩本身是否存在缺陷.当基桩测试的波形出现异常时, 要准确判断异常是由基桩的缺陷引起还是地层变化所引起。单纯从波形上分析解释比较困难, 可将同一场地、同一桩型被测桩的结果比较分析, 即借助于有关的地质资料和检测波形进行综合分析研究, 方可得到准确的判断结果。

(3) 当桩尖坐落在土壤、沙层和黏土等波阻抗比较小的地层上时 (摩擦桩) , 桩体混凝土和持力层的波阻抗差异较大, 桩身波阻抗大于桩底波阻抗, 此时桩底反射信号明显。当桩尖坐落在砂岩、石灰岩、变质岩等与混凝土波阻抗差异较小或接近的岩层中时, 对嵌岩桩, 当桩底嵌固良好时, 桩底反射较明显。当桩尖坐落在花岗岩、玄武岩等与混凝土波阻抗差异较大的岩层中时, 桩身波阻抗小于桩底波阻抗;对嵌岩桩, 当桩底嵌固良好时, 桩底反射较明显。

4 基桩桩身中的非单一缺陷对检测结果的影响和控制

在对基桩中的低应变数据采集完之后, 需要进行分析和处理, 而在分析处理中, 基桩的完整性和缺陷的判别会非常的容易, 如果一个基桩中存在着多个缺陷。那么这些缺陷会由于位置和程度的不同产生互相的影响力, 例如波速和波形等。想要使用常规的方法进行分析困难度极高, 因此需要通过能量分析法、小波变化法等进行分析处理。

在使用能量分析法和小波变化法对基桩中的缺陷进行分析时, 需要进行大量的计算, 对基桩的各种数据进行对比分析, 例如时域速度、入射波波幅等, 并找出各种因素之间存在的关系。使用理论知识对基桩中的缺陷进行分析, 以实现基桩缺陷的量化分析。

小波变化法能够对基桩中的变化曲线进行分解, 并对信号资料进行提取, 以保证基桩缺陷分析的科学性。

5 谐振对检测结果的影响和控制

在桩基的施工建设中, 不可避免的会使用到的速度计以及加速度计, 是传感器的一种, 当传感器被固定在被测物体上时, 就能够与被测物体之间保持着振动的关系, 但是在实际的应用过程中, 却不存在着这种关系。

对基桩中的动态进行测量时, 需要对测试系统进行分析, 以保证检测结果的正确性与精确性, 不然的话, 将会导致检测结果中存在着较大的差距, 但是基桩的动态测试过程中, 存在着颇多的争议, 很多时候都是由于人为原因造成的。

谐振对于检测结果的影响属于不良影响。检测中必须保证传感器与桩体紧密的连接, 刚度越大, 则安装谐振频率越高。加速度计中存在的谐振振荡在进行积分之后, 会被削弱, 剩余的部分可以通过数字平滑或者是宽频带数字滤波进行解决, 还有一种最为有效的方法是对模拟率进行设置, 以提高谐振处理的效果。

6 基桩工程举例

在嘉兴市经济开发区有某有限公司厂房, 该工程基础采用沉管灌注桩, 设计桩径为准377, 设计桩长为15.0m、16.0m, 桩身混凝土设计强度等级为C25, 设计桩端持力层为 (4) 层粉质粘土层, 设计基桩单桩竖向抗压承载力特征值Ra=300k N。

在对基桩中的低应变法检测的过程中, 挑选的是以下几个基桩:Pile-1、Pile-2、Pile-3以及Pile-4, 实测曲线见图1。

假设基桩中的波传播速度是3400m/s, 基桩长度是16m, 在进行低应变法检测的过程中, 需要将谐振的影响纳入考虑的范围中, 对基桩的检测数据进行分析发现, 基桩的桩底较为清晰, 且曲线较为平滑, 基桩桩身中的阻抗波的变化较小, 通过计算得知, Pile-1、Pile-2、Pile-3、Pile-4四根基桩中的波传播速度分别是3401m/s、3413m/s、3333m/s、3378m/s, 符合基桩桩身混凝土等级的要求。

在基桩的桩身中并没有存在着非常明显的缺陷, 且混凝土的等级也非常好, 基桩的承载力也符合规定的要求, 因此, 这些基桩属于Ⅰ类桩。

7 总结

综上所述, 基桩中的低应变法检测是检验基桩完整性的最常用的一种方法, 但是在使用的过程中, 会受到现场因素的影响, 精确度不高。因此检测人员在对低应变法检测进行分析的过程中, 一定要保证结果的精确性, 实现对精度的有效控制。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范[S].中国建筑工业出版社, 2003.

[2]陈凡, 徐天平, 陈久照, 关立军.基桩质量检测技术[M].中国建筑工业出版社, 2003.

[3]吴庆曾.基桩声测与动测技术[M].中国电力出版社, 2009.

[4]张建生.基桩低应变法测试信号类别与影响因素分析[J].土工基础, 2010 (02) .

低、高应变法 篇4

高应变动力试桩法能比较准确地测定单桩极限承载力和判断桩身结构的完整性, 但高应变动力试桩法结果的可靠性受到桩型、桩施工工艺、测试仪器、测试条件、测试人员专业素质等多种因素影响。

1 检测前的准备工作

尽可能多地获得检验桩的工程地质状况、施工记录和桩基的设计、施工情况, 合理的选取计算模型。高应变动力试桩的分析过程是一种综合判断的过程, 地质勘察报告中的地质状况、土层贯入阻力分布、土层埋深以及其他一些性质指标是土参数选取和检测人员进行综合分析判断的重要依据, 测试前在获得足够相关资料的基础上结合测试现场的情况, 依据相关规范做好详细的检测方案。

2 检测现场测试技术

高应变动力测试数据采集质量直接关系到计算结果的可靠性, 正确采集信号是良好结果的前提条件, 影响采集信号的因素主要有如下几点。

2.1 地基土休止时间的影响

承载力时间效应因地而异, 以沿海软土地区影响最为明显。成桩后, 若桩周岩土无隆起、侧挤、沉陷、软化等影响, 承载力随时间增长。当施工工期紧、休止时间不够时, 除非承载力检测值已满足设计要求, 否则应休止到满足规范规定的时间为止。预制桩承载力的时间效应应通过复打确定, 因打桩结束时测到的初打承载力和按规范要求休止一定时间后的复打承载力依土性的不同存在较大的差异。

2.2 桩头处理的影响

根据高应变动力试桩法的测试原理可知, 桩头质量好坏直接影响波的传播效果, 所以, 在测试前, 对不能承受锤击的桩头应加固处理, 试验时桩身混凝土强度 (包括加固后的混凝土桩头强度) 应达到设计强度值。混凝土桩的桩头处理按下列步骤进行:混凝土桩应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土;桩头顶面应平整, 桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合;桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下, 各主筋应在同一高度上;距桩顶1倍桩径范围内, 用厚度为3～5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋, 间距不宜大于100mm;桩顶应设置钢筋网片2～3层, 间距60～100mm;桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级, 且不得低于C30;桩头测点处截面尺寸应与原桩身截面尺寸相同;施工缝应凿毛并清洗干净。预制桩混凝土强度较高, 桩头较平整, 一般垫上合适的桩垫即可, 无须进行桩头处理;对于自制自由落锤装置, 桩头顶部应设置桩垫, 桩垫可采用10～30mm厚的木板或胶合板等材料, 并在桩垫上铺一层薄砂找平。

2.3 锤击能量的影响

高应变法所测桩的承载力实际上试验当时实际激发的桩土阻力。锤击能量的选择是选用合适的锤重和落距, 使土阻力能充分激发出来。如果锤击能量低, 则桩周土的阻力不能完全被激发出来, 导致结果偏低;如果锤击能量过高, 则导致桩身位移过大, 易造成薄弱截面的破损, 因此, 锤击能量的选择是影响桩基检测精度的一个重要因素。规范JGJ106-2003第九章对高应变测试采用的冲击设备有两条强制性规定:重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整, 高径 (宽) 比不得小于1, 并采用铸铁或铸钢制作;进行高应变承载力检测时, 锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%～1.5%, 混凝土桩桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。

为了减小锤击偏心和避免击碎桩头, 锤击装置应垂直, 锤击应平稳对中, 这些措施对保证测试信号质量很重要。对于自制的自由落锤装置, 锤架底盘与其下的地基土应有足够的接触面积, 以确保锤架承重后不会发生倾斜以及锤体反弹对导向横向撞击使锤架倾覆。

采用自由落锤为锤击设备时, 应重锤低击, 最大锤击落距不宜大于2.5m。如果采用提高落锤高度的方法增大能量, 落距越高, 锤击应力和偏心越大, 越容易击碎桩头, 轻则测试失败, 重则损坏传感器, 造成不必要的损失。轻锤高击并不能有效提高桩锤传递给桩的能量和增大桩顶位移, 锤越重, 锤垫材料越软, 力脉冲作用持续时间越长, 脉冲越宽;锤击脉冲越窄, 波传播的不均匀性, 即桩身受力和运动的不均匀性越明显, 实测波形中土的动阻力影响加剧, 而与位移相关的静土阻力呈明显的分段发挥态势, 使承载力的测试分析误差增加, 因此, 在高应变动测过程中, 应遵守重锤低击的原则。

2.4 传感器的安装和测试参数设定的影响

为了减小锤击在桩顶产生的应力集中和对锤击偏心进行补偿, 在距桩顶规定的距离下的合适部位应至少对称安装应变传感器与加速度传感器各两个, 传感器安装的好坏直接影响到数据的采集质量。应变传感器与加速度传感器的中心应位于同一水平线上;同侧的应变传感器和加速度传感器间的水平距离不宜大于80mm。安装完毕后, 传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行;各传感器的安装面材质应均匀、密实、平整, 并与桩轴线平行, 否则应采用磨光机将其磨平;安装螺栓的钻孔应与桩侧表面垂直;安装完毕后的传感器应紧贴桩身表面, 锤击时传感器不得产生滑动;安装应变式传感器时应对其初始应变值进行监视。由于锤击偏心不可避免, 所以安装后的传感器初始应变值应能保证锤击时的可测轴向变形余量为:混凝土桩应大于±1000με;钢桩应大于±1500με。如果应变环通道不能平衡或力值在曲线的尾部不能归零, 主要原因是传感器安装点不平而使应变式传感器安装时受力, 应重新安装;如果力F (t) 曲线与速度阻抗ZV (t) 曲线的起跳点不一致, 主要原因是应变式传感器的中心与加速度计中心不在同一水平面, 应调整加速度计的高度重新测试。

基桩动测仪参数的设定方面, 传感器的设定值应按计量检定结果设定;常见的建筑用桩一般采样时间间隔为100μs, 对于超长桩, 如桩长超过60m, 采样时间间隔可放宽为200μs, 或者增加采样点数的办法。测点处的桩截面尺寸应按实际测量确定, 波速、质量密度和弹性模量应按实际情况设定。测点以下桩长和截面积可采用设计文件或施工记录提供的数据作为设定值, 需要说明的是测点下桩长是指桩头传感器安装点至桩底的距离, 一般不包括桩尖部分。桩身波速可结合本地经验或按同场地同类型已检桩的平均波速初步设定, 对于普通钢桩, 桩身波速可直接设定为5120m/s。对于混凝土桩, 桩身波速取决于混凝土的骨料品种、粒径级配、成桩工艺 (导管灌注、振捣、离心) 及龄期, 其值变化范围大多为3000～4500m/s。混凝土预制桩可在沉桩前实测无缺陷桩的桩身平均波速作为设定值;混凝土灌注桩应结合本地区混凝土波速的经验值或同场地已知值初步设定, 计算分析前, 应根据实测信号进行修正。

3 信号采集质量的现场检查与判断

检测时应及时检查采集数据的质量;每根受检桩记录的有效锤击信号应根据桩顶最大动位移﹑贯入度以及桩身最大拉、压应力和缺陷程度及其发展情况综合确定。

高应变试验成功的关键是位信号质量以及信号中的桩-土相互作用信息是否充分。信号质量不好首先要检查测试各个环节, 如动位移、贯入度小可能预示着土阻力发挥不充分, 据此初步判别采集到的信号是否满足检测目的的要求;检查混凝土桩锤击拉、压应力和缺陷程度大小, 以决定是否进一步锤击, 以免桩头或桩身受损。自由落锤锤击时, 锤的落距应由低到高;打入式预制桩则按每次采集一阵 (10击) 的波形进行判别。发现测试波形紊乱时, 需要分析产生原因;当发现桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧时, 应及时停止试验。

检测工作现场情况复杂, 经常产生各种不利影响。为确保采集到可靠的数据, 检测人员必须能正确判断波形质量, 熟练地诊断测量系统的各类故障, 排除干扰因素。高质量的现场检测信号的一般特征有:两组力和速度时称曲线基本一致;F、ZV曲线一般情况下在峰值处重合, 桩身浅部存在缺陷 (ZV曲线峰值高) 或浅部土层阻力较大时 (F曲线峰值高) 除外。

F-t曲线、ZV-t曲线最终归零, D-t曲线对时间收敛;有足够的采样长度, 拟合法需求拟合时间长度为Max{4～5L/C, 2L/C+20ms};波形无明显高频干扰, 对摩擦桩有明显的桩底反射;单击贯入度宜在2～6mm之间。

4 检测数据的分析与判断

4.1 分析前的信号选取

在检测桩承载力时, 从一阵锤击信号中选取分析用信号时, 宜取锤击能量较大的击次。主要是要有足够的锤击能量使桩周岩土阻力充分发挥。当出现下列情况之一时, 高应变锤击信号不得作为承载力分析计算的依据:传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零;严重锤击偏心, 两侧力信号幅值相差超过1倍;触变效应的影响, 预制桩在多次锤击下承载力下降;四通道测试数据不全。

4.2 分析前的信号调整

⑴当实测力和速度 (F与ZV曲线) 峰值比例失调时, 可以进行信号幅值调整的情况只有两种, 一是因波速改变需调整通过实测应变换算得到的力值;传感器设定值或仪器增益的输入错误。

⑵平均波速以及相应的应变力信号的调整。现场检测完成后, 桩身平均波速可根据实测信号的下行波波形起升沿的起点到上行波下降沿的起点之间的时差与已知桩长值确定 (图1) ;桩底反射明显时, 桩身平均波速也可根据速度波形第一峰起升沿的起点和桩底反射峰的起点之间的时差与已知桩长值确定。桩底反射信号不明显时, 可根据桩长、混凝土波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速值综合确定。对桩底反射峰变宽、桩身存在缺陷或有水平裂缝的桩, 不应根据峰与峰间的时差来确定平均波速, 可采用低应变法确定平均波速。测点处原设定平均波速按实测波形改变后, 桩身弹性模量需重新计算, 采用应变式传感器测力时, 需对原实测力值进行校正。

4.3 Jc值的选取

Jc值选取是否准确直接影响到桩的极限承载力。在国际上有一个推荐的不同地基土条件下Jc的取值范围, 一般情况下, 我们可以按地区经验选择应用。阻尼系数Jc定义为仅与桩端土性有关, 一般情况下土中细粒含量增加阻尼系数增大。Jc的取值是否合理在很大程度上决定了计算承载力的准确性, 为防止凯司法的不合理应用, 阻尼系数Jc宜根据同条件下静载试验结果校核;或在已取得相近条件下可靠对比资料后, 采用实测曲线拟合法确定Jc值, 拟合计算的桩数不应少于检测总桩数的30%, 且不应少于3根。在同一场地、地质条件相近和桩型及其截面积相同情况下, Jc值的极差不宜大于平均值的30%。

5 方法的适用性

根据现场测试结果分析后发现有如下情况时, 不能采用高应变法判定单桩承载力:桩身存在严重缺陷, 建议桩身完整性判定为Ⅲ类以上时不能采用, 因为这时桩的承载力很可能受桩身结构承载力控制, 高应变法难以判定桩身结构破坏的荷载值;单击贯入度大, F与ZV曲线上表现为桩底同向反射强烈, 反射峰较宽, 桩身侧端阻力反射弱;大直径扩底桩和Q-S曲线是缓变型特征的大直径灌注桩。

高应变动力试桩法判定单桩承载力较适用于摩擦型的中、小直径预制桩和截面较均匀的灌注桩。相对而言, 混凝土灌注桩的截面尺寸和材质的非均匀性、桩头加固措施不当、传感器安装条件差及安装处混凝土质量的不均匀, 灌注桩检测时采集的波形质量往往低于预制桩, 波形分析中的不确定性和复杂性明显高于预制桩, 因此, 积累灌注桩现场测试、分析经验和相近条件下的可靠对比验证资料, 对确保检测质量非常重要。

6 结论

高应变动力试桩法涉及波动、振动理论知识、岩土工程、桩基础设计与施工知识, 对相关的检测人员提出了更高的要求, 除了要了解或掌握上述相关专业的知识外, 还要能够熟练操作仪器设备、熟悉测试技术, 有较强的计算机运用能力, 善于对数据进行综合分析。作为一个合格的高应变检测人员, 应该具备有坚实理论基础和丰富实践经验。

摘要：从现场测试技术和检测数据分析等过程对高应变动力试桩法结果的影响因素进行分析阐述, 并针对具体情况提出一些预防措施。

关键词：高应变,测试质量

参考文献

[1]陈凡, 徐天平.基桩质量检测技术中国建筑工业出版社, 2003.11

[2]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003

低、高应变法 篇5

由于预应力管桩具有 (1) 单桩承载力高, 单位承载力价格便宜; (2) 设计选用范围广, 容易布桩; (3) 对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强; (4) 运输吊装轻便; (5) 施工前期准备时间短; (6) 施工速度快, 工期短; (7) 施工现场简洁; (8) 桩身耐打, 穿透能力强; (9) 成桩质量监测方便;⑽在20～30层的高层建筑中应用;一般情况下造价比钻孔桩便宜等优点。所以其应用领域十分广泛, 被大量使用于工业民用建筑、公路、铁道及港口等工程基础中, 广东省从1984年研制出现代形式的预应力混凝土管桩到现在, 经过二十多年的推广应用技术创新, 使得预应力管桩的制造技术及产品质量已达国标水平, 并在多年的生产实践中积累了丰富的生产、设计、施工经验。虽然预应力管桩有上述诸多优点, 但是在应用当中还是应该严格执行规范要求, 其中管桩设计方案及施工方案是工程顺利完工的重中之重, 本文针对某工程基桩的质量事故, 结合基桩高、低应变检测结果进行分析, 并提出预防和处理措施。

2 工程实例

2.1 工程概况 (见表1)

2.2 地质条件

该地块原为2～3层住宅, 拆除后人工填土整平, 现场地形平坦, 自上而下各土层分布情况见表2。

2.3 施工情况

采用预应力高强混凝土静压管桩, 桩径为Φ400mm, 单桩竖向承载力特征值为1200kN, 静压终压力值为3000kN, 要求桩端到达强风化岩土层。选用YZY-800型800t液压静力压桩机, 具体施工步骤为:测量定位→桩机就位→复核桩位→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→质量检验。

2.4 低应变检测情况

该工程总桩数为109根, 根据《建筑基桩检测技术规范》 (JTG106-2003) 要求共需检测54根管桩, 所检基桩由监理及施工方商讨后确定, 现场所使用检测仪器为武汉岩海基桩动测仪RS-1616k (s) 、高灵敏度lance加速度计、耦合剂为黄油, 现场基桩顶面经过处理, 有较好的安装及锤击面, 采用铁锤、尼龙锤及力棒进行锤击, 并视情况不同决定是否加垫橡胶垫片。检测时假设声速4200m/s, 所测波形主要有以下两种情况 (分别见图1、图2) 。

2.5 高应变检测情况

根据规范要求, 需抽检6根管桩进行高应变检测, 再结合低应变检测情况, 监理提出扩大检测范围, 分别选取低应变中检测结果较好及有问题的管桩各5根, 高应变检测选用4t组合铁锤, 落距控制在0.8～1.2m, 落锤方式为自由落锤, 波速设定为4200m/s, 高应变检测结果如表3。

3 原因分析

参照基础平面布置图可发现, 该建筑桩长由南向北逐渐增大, 最短桩长仅为6m, 最长桩为15m, 出现情况1的桩主要出现在短桩集中处 (设计桩中心距离1200mm) , 以低应变波形分析得知该类桩桩底反射明显, 并存在多次反射现象, 由桩长、波形、地质等条件可判定管桩桩身完整, 桩端已达强风化岩层, 但桩底嵌岩质量差, 再结合高应变检测结果发现管桩承载力未达到设计要求, 其中有部分管桩端承力小于摩阻力, 这充分说明管桩桩底存在较大缺陷。

根据静压桩沉桩原理可知, 管桩在沉入土层过程中, 桩尖将土挤向周围, 从而产生桩侧摩阻力与桩端端阻力, 挤土效应所造成的影响主要表现在:1、沉桩时, 由于桩周土层被压密并挤开, 使土体产生垂直方向的隆起和水平方向的位移, 可能造成近邻已压入的桩产生上浮, 桩端被“悬空”, 使桩的承载力达不到设计要求;也会造成桩位偏移和桩身翘曲折断等质量事故;并可使相邻建筑物和市政设施的发生不均匀变形以致损坏。2、压桩过程中孔隙水压力升高, 造成土体破坏, 未破坏的土体也会因孔隙水压力的不断传播和消散而蠕变, 也会导致土体的垂直隆起和水平方向的位移。

由于该工程桩周土为饱和软土, 土体受挤压时体积不会收缩或收缩量极小, 挤压应力主要通过土体位移来消减, 挤土效应显著;现场压桩过程中管桩存在破损现象, 这在压桩中就能及时发现, 而在补桩的过程中, 势必造成桩距减少, 单位面积中的管桩数量增多, 加大挤土效应;施工中因静力压桩机吨位大, 在移动的时候不方便, 为加快进度, 压桩直接采用从一端压至另一端的方法, 管桩沉桩速度较快, 所用工期也短, 进一步加剧挤土效应。

综合以上分析可知, 该工程由于挤土效应造成后压的桩对已压的桩产生挤压上抬, 使已压桩桩端被“悬空”, 这种“悬空”桩会出现较大沉降, 且在沉降稳定前, 承载力有一个持续增大的过程, 由于每根桩基的上抬程度不一样, 在受力之后将产生不均匀沉降, 对上层结构产生较大影响, 甚至破坏上层结构。处理桩身上抬问题很简单, 一般采用复压的办法, 按设计的静压终压力值逐一进行压桩, 即通常所说的“跑桩”。

说明:1、表中所列桩长为测点下桩长, 由施工单位提供;2、缺陷点深度从测点开始向下计算。

该工程经过复压后, 按规范要求抽检3根工程桩进行单桩静载荷试验, 以确定单桩竖向承载力极限值。静载试验利用静力压桩机作为反力装置载荷, 加载方式为慢速维持荷载法, 经检测判定桩基全部满足设计要求。静载试验结果见表4。

4 结论

桩基工程属于隐蔽工程, 往往深入地下数十米, 一旦出现质量问题, 解决起来很棘手, 而质量的保证前提是严密的施工组织与施工工艺, 严格的施工质量控制与监测, 其实对于一项施工工艺很完善的工程来说, 所出现的问题一般都有预防措施, 在施工当中严格执行施工组织, 仔细对待每一道工序, 就能达到规范和设计的要求。

摘要：本文针对某工程基桩的质量事故, 结合基桩高、低应变检测结果进行分析, 并提出预防和处理措施。

关键词：基桩,挤土,高、低应变,分析、预防和处理

参考文献

[1]阮起楠.预应力混凝土管桩.中国建材工业出版社.2000

[2]《建筑基桩检测技术规范》 (JTG106-2003)

[3]《建筑桩基技术规范》 (JTJ94-94)

[4]《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)

低、高应变法 篇6

关键词：实际应用,低应变法,对比分析,超声波法,桥梁基桩检测

一、简析超声波法应用于桥梁基桩检测

(一) “超声波”分析

从物理学的角度上来进行分析, 我们所说的“超声波”, 其实属于是机械波这一类的, 所以, 它具有机械波的所有特性。虽然, 我国对“超声波技术”的运用, 已经有很长一段时间了。但是, 基于超声波的桥梁基桩投射检测法, 却是近几年来, 才逐渐出现在我国的。所以, 它属于是一种较为新型的检测法, 不仅具有比较强大的抗干扰性, 同时其检测的精确度也是相当高的。因此, 它成为了目前我国公路桥梁基桩检测工作当中, 使用的较为普遍的一种检测方法。

(二) 实现步骤分析

1、将已经准备好的多跟声测管, 一一准确的埋设于基桩的内部。

其中, 声测管的作用主要有两个, 为:1) 为声波的发射提供重要通道;2) 为“换能器”的接收提供主要通道。

2、将已备好的两种特定型号的探头 (一种为“接收探头”, 另一种为“超声脉冲”) , 分别放入测管的内部, 同时还需向测管的内部加入一定量的清水。

值得提出来的是, 清水在这里充当的是“耦合剂”。

3、超声脉冲将“电脉冲”直接发射出去, 当其遇到桩体时, 会直接穿过桩体。此时, 测量仪会对整个穿透过程的时间, 作出准确的测量。

4、待穿过桩体后, “电脉冲”会被接收探头所全部接收, 同时被其有效的转换成为检测工作所需要的“电信号”。

此时, 测量仪也会对接收的基本信息作出准确的测量, 例如:频谱、幅值以及波形等。

5、测量数据一旦形成, 将会直接被送至分析系统, 并由分析系统对其进行全面的处理、分析以及评定。

6、待分析评定完成, 生成报告之后, 就可以通过报告上的波形图及结论了解到该桩的完整性。

(三) 仪器的选取

目前, 较为常用的超声波检测仪为“RSM-SY7”型号的“超声波智能循环仪”, 它具备四个通道, 可实现智能发送以及接收“换能器”的这一过程。

二、探析低应变法应用于桥梁基桩检测

(一) 技术简析

该检测法较超声波法出现的时间更长, 它被当代人们广泛的称之为是“低应变发射波法”, 其实现的主要依据为“一维应力波理论”。由于在具体施工的整个过程当中, 技术人员所加注在基桩顶部的激振是处于垂直于水平位置的。所以, 弹性波就会顺着基桩的方向, 从上至下的进行传播。倘若, 在这个时候, 基桩因受到了其他外力的作用, 而逐渐偏离了其原来的位置, 亦或者是其横截面积受到了较大的改变, 那么就会让应力波出现发射的现象。此时, 技术人员就需及时采取合理的措施, 对其作出有效的处理, 比如:滤波、波形放大等。待处理结束后, 技术人员还需对数据作出进一步的处理, 以从中获取到基桩各个部位的放射信息。另外, 技术人员也可以通过对这些信息进行分析的方式, 了解到基桩当前的实际情况, 比如:是否完整, 是否存在缺陷, 缺陷的具体位置等。

(二) 所需仪器分析

本检测法所需要使用到的仪器主要有三种, 如下:

1、型号为“RSM-PRT”的“低应变测试仪”;

2、基于“LCO1O4C”的“传感器”;

3、力棒, 数量为3, 重量依次为2.9千克、7千克以及12.5千克。值得提出来的是, 之所以选取这三种不同的力棒, 主要是为了方便技术人员的检测工作。简单地说, 也就是:针对长度不同的基桩, 检测工作所需要利用到的力棒都是大不相同的。

(三) 两种检测法的对比分析

(一) 适用范围

详见表1-1。

从表1-1中, 我们可以得知:超声波法的适用范围比较小, 而低应变法的适用范围则相对来说就比较大了。由此可见, 低应变法在我国桥梁基桩检测工作中的适用性是非常高的。

(二) 特点分析

1、超声波法。

在对该检测方法进行运用的前一阶段, 需把“超声脉冲”与“换能器”安置于声测管上, 注:这两者距离水平地面的安装高度必须相等。其次, 在开展检测工作的时候, 需让两个“换能器”实现同步移动的这一过程。

2、低应变法。

使用前, 需借助某种特定的耦合剂, 将传感器放置于离基桩约 (2/3) *R远的位置之上。其中, R为基桩的半径。另外, 在利用该方法对基桩进行检查时, 需保障激振点与基桩的中心重合。

(三) 优缺点对比分析

1、超声波法。

其检测结果具有较高的精确度。虽然, 它能够大致推断出基桩的强度, 但是, 在实际生成的报告当中, 它对强度却是没有作出任何结论的。其次, 因该检测法在具体检测的过程当中, 也存在着一定的盲区, 所以, 它有时也会出现漏判等问题, 但这种问题出现的概率往往是比较小的。

2、低应变法。

其检测得出的最终结果, 为:基桩自身阻抗性的变化规律, 可大致反映出缺陷所存在着的部位。其次, 该方法的检测结果不具有较高的精确度, 且其在桩长判定的这一方面上, 也存在着一定的误差。

(四) 两种检测法对比结果的分析

虽然, 低应变法在适用范围上, 比超声波法更具优势。但由于其检测的精确度偏低, 且其也存在着一定的判断误差, 再加上它所使用到的仪器设备比较多, 且杂。所以, 在现当代的公路工程基桩检测工作当中, 它的应用率是远远低于超声波法的。可尽管如此, 因在我国大部分铁路桥工程当中, 存在着较多的小型群桩, 且这些群桩也并未埋设声测管, 所以, 低应变法便成为了我国铁路桥工程基桩检测的首选方法。

另外, 就超声波法来说, 它是信息化与科技化相结合的产物, 不仅能体现出我国当前的科技水平, 还能够达到有效提高我国公路工程基桩检测效率与质量的目的。除此之外, 它作为一种以“超声波理论与技术”为主要依据, 同时还具有较为强大的抗干扰性能的现代化新检测法, 无疑不成为了我国各大公路工程施工单位竞相追捧的宠儿。且从笔者本地的大部分公路工程来看, 他们施工中所运用到的基桩检测法, 几乎都是超声波检测法。再者, 通过后期的实测, 也表明:超声波法的的确确具有较高的检测精确度, 且其对于提升公路工程的整体质量来说, 也起着较大的推动性作用。因此, 结合多方面的分析来看, 我们都应当对超声波法加以更为广泛的推广, 以在最大限度之内, 提高我国公路工程的整体施工质量。

四、结束语

综上所述, 从本文的叙述中, 我们可以得知:超声波法作为一种较为新型的桥梁基桩检测方法, 其检测的精确度是相当高的, 且其也更优于低应变法。尽管, 该方法在适用性这一方面上远没有低应变法广, 但是, 这也不能成为阻碍我们对其加以大量应用的障碍。另外, 就低应变法而言, 其检测精确度虽然不是特别高, 但因其具有较高的适用性, 且也不会受到声测管的影响, 所以, 它在我国铁路桥工程的施工当中, 仍有着较为广泛的应用。总的来说, 不论是超声波法, 还是低应变法, 它们都各具优势, 且它们对于我国各类建设工程而言, 都是不可或缺的。因此, 我们不能一味的只站在同一个角度上, 去对它们进行对比应用, 而应当从不同的方面上, 去看待并良好的运用它们。唯有这样, 才能够大大提高我国的整体建设水平。

参考文献

[1]刘占文.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用[J].山西建筑, 2012, 38 (29) :219-220.

[2]王彪.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用探析[J].黑龙江交通科技, 2014, (6) :132-132.

[3]赵玮.超声波法和低应变法在桥梁基桩检测中的应用探析[J].黑龙江交通科技, 2013, (7) :115-115.

低、高应变法 篇7

一、桩基检测中低应变法和声波透射法的工作原理

1. 低应变法的工作原理

低应变法的检测过程是弹性传播理论的实际应用, 在桩基检测过程中, 假设桩基是一维弹性杆件, 在桩顶位置对其进行锤击, 使得整个桩基质点发生振动, 在震动时应力波从上向下传播, 当遇到阻碍时, 这时的应力波就是桩基的缺陷界面。一般情况下, 应力波在传播的过程中, 就会发生反射, 使新的质点发生振动, 而反射波经过桩基时, 就会传达到桩顶, 通过利用传感器结构形成反射波形, 通过对反射波形形态的分析, 推算出桩基缺陷的深度及缺陷的程度, 这个过程就是低应变法的检测过程。

在低应变法的数据采集时, 将会涉及到计算机学、信号学、数学等众多学科, 因此, 我们需要合理利用桩基检测仪器进行反射波信号的采集工作。采用低应变法进行桩基检测, 其检测方式包括:激振系统、策略系统和数据分析系统。其中, 激振系统是通过利用外力产生的激振进行检测, 激振一般分为瞬态激振和稳态激振。瞬态激振采用手锤的敲打, 而稳态激振采用电磁激振器。手锤的材料越软, 质量就越大, 因此容易造成荷载作用时间越长, 形成较宽的脉冲波, 低频成分为主, 能量大, 衰减慢, 适合获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别;相反, 则获得脉冲窄, 高频为主, 衰减快的入射波, 适合浅部缺陷的识别。一般情况下, 在进行低应变检测时, 我们多数是采用瞬态激振。策略系统是利用传感器转换振动的能量进行检测。而数据分析则是通过采用计算机应用软件进行检测。

2. 声波透射法的工作原理

在桩基施工过程中, 由于混凝土内部存在一定的缺陷, 将会对波造成阻抗, 因此缺陷部分的波阻抗相对于正常状态下的混凝土来说, 显得比较低, 超声波在桩基内部传播时, 波阻抗的界面就是桩基的缺陷界面。由此可见, 声波透射法检测过程就是波的传播理论的应用过程, 是在检测桩基检测过程中, 用人工方法发射超声波脉冲, 脉冲经过桩基内部空间, 同时在内部缺陷处产生反射、透射、绕射, 并显示在波形上, 通过对波形分析, 就能判断混凝土的完整性及缺陷的性质、位置、范围及缺陷程度。

二、低应变法和声波透射法在桩基检测中的缺陷及综合应用的可行性

根据以上分析, 低应变法在桩基检测的过程中, 主要是通过假设桩基能够满足一维弹性杆件, 而在实际检测的过程中, 经常会存在一些不足, 出现难以达到检测标准的要求, 进而严重影响到低应变法的检测判断。此外, 当桩基周围岩出现较大的阻碍时, 桩基的反射信号难以得到良好的传导, 从而大大地减弱了桩基的反射信号, 严重的话将会抵消反射信号, 这对桩基检测效果影响较大。与此同时, 在桩基检测时, 由于缺陷变异性变化不明显, 因此很难在检测上展现出来。而对于声波透射法来说, 能够详细地划分出不同区域的缺陷, 较全面的掌握缺陷的位置、范围、程度, 但由于埋管的限制, 一般管底距离桩底10~15cm, 其主要是针对桩身混凝土的完整性及缺陷程度进行分析, 无法对桩底沉渣、桩底混凝土与持力层的接合情况进行判断, 对于桩长较短的端承型桩桩底沉渣及持力层性状尤为重要, 而利用低应变法的特点选择特定的锤及锤垫能较好的判定桩底情况。

从两种检测方法的缺陷范围和缺陷波形展示中发现, 低应变法能够充分反映出桩基质量的整体情况, 而在缺陷的描述方面仍存在着不足, 而声波透射法能够详细地划分出不同区域的缺陷, 如果加强两种方法综合应用, 则能够从整体和细节方面反映出桩基工程的质量和效果。

三、低应变法和声波透射法在桩基检测中综合应用

1. 应用概述

本文以某工程31#桩为例, 对钻孔灌注桩进行质量检测, 其成桩工艺是在灌注桩设计位置通过采用不同的钻孔方式, 制造出一定深度的桩孔, 并浇筑混凝土制成桩基, 一般情况下, 在桩孔底部将会存在泥土和地下水, 对灌注桩的质量影响较大。因此, 在钻孔灌注桩质量检测的过程中, 我们充分利用了低应变法和声波透射法对钻孔灌注桩进行质量检测。

2. 低应变法和声波透射法综合应用结果分析

根据低应变法和声波透射法在钻孔灌注桩质量检测的效果分析。采用声波透射法进行钻孔灌注桩质量检测, 通过曲线图及波列图分析 (见图1) , 该桩声波透射法所测部分桩身混凝土波速约为4700米/秒, 桩身无异常情况, 完整性为Ⅰ类。

采用低应变法进行桩基波形检测过程中发现该桩桩底存在明显同向反射 (见图2) , 桩身底部存在异常, 初步判断为桩底沉渣, 依据相关规范应判为Ⅲ类桩。

随即对该桩进行了钻芯法验证检测, 经钻芯法验证该桩桩底存在25cm的沉渣, 为粉质粘土, 后经工程各方开会初步判断为灌注混凝土前, 塌孔所致。

此外, 对于桩径大, 桩周土阻力大, 桩长较长的混凝土灌注桩, 由于检测深度限制, 低应变法无法检测到桩身下部信息, 另外低应变法对桩中有多个缺陷的情况, 判断的误差较大, 采用声波透射法则可对此类桩进行较好的检测。

由此可以看出, 这两种检测方法的结合, 能够很好地检测钻孔灌注桩的质量, 确保检测结果的准确性。

四、结语

低、高应变法 篇8

关键词：反射波法,低应变检测,信号曲线特征,数值模拟

桩基工程的基桩检测工作质量与检测结果的可靠性关系到主体结构的正常使用与安全。反射波法作为基桩低应变动测中最为常用的方法之一,具有设备轻便灵巧、野外数据采集快速方便、测试资料分析简单明了、测试费用低廉等突出优点。经过多年的研究和应用,在工程界中已得到广泛应用并已纳入国家规范,成为保障桩基工程质量的有力手段。然而,由于工程地质条件千差万别,施工工艺多种多样,桩型尺寸各式各样,导致了测试结论与客观实际时有出入,甚至造成严重的误判、漏判和错判,给建(构)筑物带来严重的安全隐患。因此,对不同缺陷基桩反射波法信号曲线的特征进行研究,有利于基桩缺陷的识别,具有实际应用价值。

作者采用英国Piletest公司开发的Pilewave软件,结合在实际基桩低应变完整性检测工作中常见缺陷基桩的典型案例,对反射波法信号曲线进行数值模拟并分析其特征,以便在解释反射波法信号曲线时作为借鉴,提高基桩低应变检测的可靠度。

1 基本原理

低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。将桩身假定为一维弹性杆件(桩长>>直径),在桩顶锤击力作用下,产生一压缩波,沿桩身向下传播,当桩身存在明显的波阻抗Z变化界面时,将产生反射波和透射波,反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。安装在桩顶上的传感器,将接收到来自桩身各个波阻抗Z变化界面处反射上来的信息,根据这些信息,可对桩身完整性质量进行分析判断。

假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面,界面上部波阻抗Z1=ρ1c1A1,上部波阻抗Z2=ρ2c2A2。

1)当Z1=Z2时,表示桩截面均匀,无缺陷。

2)当Z1>Z2时,表示在相应位置存在截面缩小或混凝土质量较差等缺陷,反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。

3)当Z1>Z2时,表示在相应位置存在扩径,反射波速度信号与入射波速度信号相位相反。

当桩身存在缺陷时,根据缺陷反射波时刻与桩顶锤击触发时刻的差值Δtx和桩身传播速度c来推算缺陷位置

2 典型案例

Pilewave是英国Piletest公司开发的基桩低应变检测模拟软件。结合在实际检测工作中常见缺陷基桩的典型案例,模拟出来的波形曲线如图1～图16所示。需要说明的是,数值模拟时没有考虑桩侧土阻力,桩端为自由。

对图1～图16所示的16个典型不同缺陷时的信号曲线总结如下:

1)图1、图2分别是扩、缩径后恢复正常尺寸,对应的反射波法信号曲线分别是反向反射紧跟同向反射、同向反射紧跟反向反射。一般情况下,在实际工作中是不易误判的。

2)图3、图4分别是缩径、扩径,但是缩、扩径后没有恢复正常尺寸,对应的反射波法信号曲线2次反射都是同向,但是1次反射分别为同向、反向。图3的情况一般不会误判,但是对于图4在实际工作中易误把扩径的2次同向反射当作缺陷。

3)图5、图6的信号曲线解释较为简单,信号曲线分别是多次同向反射、靠近桩底处反向反射,对应严重缩径、扩底。

4)图7、图8分别对应渐缩与渐扩,渐缩的情况可见缓慢变化的同向反射波,渐扩的情况反向反射波则基本不可见。实际工作中,渐变的情况较难识别,易漏判。

5)图9、图10模拟的都是钻孔灌注桩孔壁粗燥,桩身截面凸凹不平,但是图9是完整桩,图10桩端存在缺陷。可见,正常情况下的孔径不规则对信号曲线基本没有影响。桩端处的缺陷与桩底反射两者都是同向反射,难以区分开来。

6)图11、图12的情况都是缩径,但是位置一个在上、一个在下。反射波都是正向,只是图11的情况缩径在上部,反射波紧跟入射波出现且存在多次反射。

7)图13是缩径,缩径的范围较长,反射波依次为同向、反向、反向,后一个反向反射实际上是同向反射的2次反射,并不是扩径。图14是扩径,可见2次反射,反射波依次为反向、同向、同向、反向,实际工作中易把2次同向反射当作缺陷。

8)图15、图16都是基桩上部存在缺陷,但是图15的缺陷在顶部。可见,桩头部分存在缺陷,易被入射波所掩盖,缺陷的位置难以准确判断。

3 结束语

对在实际检测工作中常见缺陷基桩的典型案例,进行数值模拟,寻找信号曲线的特征,以便提高信号曲线解释时的可靠度。

鉴于桩身缺陷的千变万化以及软件的局限性,本文假想的缺陷桩类型仍不能满足复杂工程需要,有待于今后进一步积累。另外,由于篇幅限制,本文没有考虑分层土、局部软硬夹层等对信号曲线的影响。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003) [S].北京:中国建筑工业出版社,2003