低应变反射波法在某桩基工程检测中的应用.pdf

'Vol.41，No.2第41卷第2期April，2015SichuanBuildingMaterials2015年4月低应变反射波法在某桩基工程检测中的应用胡靖(山东正元数字城市建设有限公司,山东烟台264670)摘要:介绍了低应变反射波法桩基检测的基本原理,1基本原理并用该法对某工地施工的桩基进行了检测,通过对现场采集数据进行分析,总结出在施工现场的准备工作,并给出对于一根混凝土桩,当桩的长度L远远大于桩的直径D现场操作建议。结果表明,低应变反射波法具有较高的精即L>>D时,可把桩看成是具有侧限约束(围压)的杆系结确性,应用前景广泛,可为同类工程提供参考。构(一根直杆)。在桩顶施加一个初始扰动力(用特制的力关键词:低应变反射波法;波阻抗;桩身完整性;桩锤敲击),由此激发出的弹性波从桩顶沿桩身往桩底传播,基检测并满足一维波动方程。当弹性波在传播过程中遇到介质突中图分类号:TU473．1文献标志码:A然变化的界面时(如针对基桩时,桩身断裂、夹泥、缩径与文章编号:1672-4011(2015)02-0116-02桩基扩径等),将会产生反射和透射。图1为界面上反射与DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.02.056透射关系。θB1ApplicationOfLowStrainReflectedWaveMethod1A1InPileFoundationDetectionHUJingA0θ1γ1(ShandongZhengyuanDigitalCityConstructionCo.,Ltd,Yantai264670,China)ρ1，Vp1，Vs1Abstract:Thispaperintroducesthebasicprincipleoftheγρ2，Vp2，Vs2detectingpilelowstrainreflectedwavemethodinpilefounda-2tion,andthemethodfortheconstructionofasitewasdetected,basedonthesitecollecteddataanalysis,summarizedintheθ2B2A2constructionsitepreparationwork,andgivesthesiteoperationsuggestions.Theresultsshowthat,theaccuracyofthelowstrainreflectedwavemethodhashigh,wideapplicationpros-图1界面上反射与透射关系pect,whichcanprovidereferenceforthesimilarengineering.由图1可以看出,在纵波(振幅为A)入射到界面R上0Keywords:lowstrainintegritytestingmethod;waveim-时,由于边界条件的影响,将产生反射纵波(振幅为A)、1pedance;pileintegrity;pilefoundationdetection透射纵波(振幅为A),反射横波(振幅为B)及透射横波21(振幅为B),而且以上几种波之间关系可由斯奈尔定律决0前言2定,即:21世纪以来,超高层、大跨度结构的大规模建设使得sinθ/V=sinθ/V=sinγ/V=sinγ/V(1)1P12P21S12S2建筑结构向复杂化、大型化发展,为改善软弱地基承载力式中,θ为纵波入射角和反射角;θ为纵波折射角;γ为121不足的缺点,深桩基础的应用越来越受到工程人员的重视。横波反射角;γ为横波折射角;V,V为纵波速度(界面上2P1P2桩基作为工程结构常用的基础形式之一,属于地下隐蔽工下两种介质);V,V为横波速度(界面上下两种介质)。S1S2程,施工技术比较复杂,工艺流程相互衔接紧密,施工时对基桩检测来说,满足一个特殊的边界条件,即在桩稍有不慎极易出现桩身质量缺陷,影响桩的承载能力,从顶敲击时,平面波将会垂直入射(θ=0),从桩顶向下传播1[1]而影响上部结构的安全。因此,桩基质量检测成为桩基时,弹性波碰到弹性性质突然变化的界面时,不会产生波转工程质量控制的重要手段。换,此时仅存在反射与透射纵波,而没有反射、透射横波,即在近几年的发展过程中,桩基完整性检测的方法得到B=B=0,故得到反射系数为:12了迅速发展,由以前的方法单一向现在的多样性转变。近n=A/A=(ρV-ρV)/(ρV+ρV)(2)1022112211些年工程中常用的桩身质量完整性检测方法主要有:声波式中,A为反射纵波幅值;A为入射纵波幅值;ρ、ρ、[2]1012透射法、低应变反射波法、钻芯检测法、高应变法等。V、V为第一层介质和第二层介质的质量密度和纵波速度;12其中具有轻便快捷、无损伤、造价低等特点的低应变反射ρV、ρV为反射界面上下介质的波阻抗。1122波法已经成为桩基检测中应用广泛的一种方法。本文中,而透射系数为:笔者首先对低应变反射波法的基本原理进行介绍,然后根T=A/A=2ρV/ρV(3)201122据某桩基实际工程,运用低应变反射波法对建筑物桩基进式中,A为透射纵波幅值。由式(2)可知,当ρV比ρV22211行检测,以期为相关工程提供参考。大或小时,反射系数n的取值范围为-1≤n≤1。反射系数的大小取决于上下介质的波阻抗差,当ρV=ρV时,则不1122作者简介:胡靖(1986-),女,本科,助理工程师,主要从事桩基检测产生反射。这就是反射波法检测基桩质量(缺陷)的依据。工作。检测时先用磨平机对桩顶测试点打磨,把加速度计用·116· 第41卷第2期Vol.41，No.22015年4月SichuanBuildingMaterialsApril，2015[4]耦合剂固定在桩顶,接着用力锤敲击桩顶,多次敲击并接为桩基长度的2~3倍。受;然后在采集仪上进行操作,此时需剔掉畸形信号,并2．3桩身完整性判别及分类标准将平均抑制随机干扰进行叠加,目的是显现桩基自身变化桩身完整性判定见表1所示。低应变检测桩身完整性及桩周围土产生的有效信号;最后,运用PIT-W软件进分类标准如下:Ⅰ类桩:桩身完整;Ⅱ类桩:桩身有轻微行测试数据的分析,目的是取得精确的桩基检测结果,具缺陷,不会影响桩身结构承载力的正常发挥;Ⅲ类桩:桩体实施见图2的PIT低应变动力测桩流程图。身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响;Ⅳ类桩:桩身存在严重缺陷。混凝土桩身（布置加速度传感器）该工程完成低应变检测804根,检测结果全部为I类力锤桩。某根桩的低应变检测结果如图3所示。表1桩身完整性判定PIT采集仪类别时域信号特征幅频信号特征2L/c时刻前无缺陷反射波,桩底谐振峰排列基本等间Ⅰ计算机PIT-W程度分析有桩底反射波距,其相邻频差△f≈c/2L桩底谐振峰排列基本等间距,其相邻频差△f≈c/2L,打印机绘图仪2L/c时刻前出现轻微缺陷Ⅱ轻微缺陷产生的谐振峰与反射波,有桩底反射波桩底谐振峰之间的频差△f图2PIT低应变动力测桩流程图>c/2L2工程应用有明显缺陷反射波,其特征Ⅲ介于Ⅱ类和Ⅳ类之间2．1工程地质概况2L/c时刻前出现严重缺陷缺陷谐振峰排列基本等间该区钻探深度范围内土层自上而下主要有:素填土或反射波或周期反射波,无桩距,相邻频差△f>c/2L,无杂填土;①1粉砂;①2粉质黏土等;①3粉砂;②1粉质底反射波;或因桩身浅部严Ⅳ桩底谐振峰;或因桩身浅部黏土;②2粉土;②3粉质黏土或黏土;③1粉质黏土或黏重缺陷使波形呈现低频大严重缺陷只出现一个谐振振幅衰减振动,无桩底反射土;③2粉质黏土或黏土;④1粉土;④2粉砂。峰,无桩底谐振峰波现将土层分布情况自上而下分述如下:注:对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩,因素填土或杂填土:杂色,主要由碎石和粉砂组成,不桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波连续出现,层厚0．60~6．60m;时,可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩测信号判定桩身完①1粉细砂:层厚0．80~5．00m,层底标高-3．14~整性类别。-1．39m,平均标贯击数N=9．9击;①2粉质黏土:层厚0．40~6．10m,土质不均匀,平均标贯击数N=3．4击;①3粉砂:含云母及贝壳碎屑,局部混少量黏性土,局部夹黏性土薄层,土质较均匀。该层层位较稳定,分布连续,层厚6．10~17．10m,层底标高-13．16~-15．26m,平均标贯击数N=36．2击;②1粉质黏土:含有机质及碎贝壳,土质不均匀,平均图3PIT低应变动力测桩流程图标贯击数N=6．4击,该层层位不稳定,分布连续,层厚3．20~9．10m,层底标高-18．16~-23．17m;3结束语②2粉土或粉砂:土质较均匀,平均标贯击数N=21．6击;粉砂,颗粒较均匀,平均标贯击数N=18．7击。该层本文阐述了低应变反射波法的基本原理及主要实现过层位不稳定,层厚0．80~4．90m,层底标高-20．26~-程,低应变反射波法具有外业数据采集简单、快捷的特点,26．14m。但是低应变反射波法因激振方式、桩端土及桩基周围土地2．2现场测试准备质特性、检测设备等因素的影响,对较长、较大桩基内部在桩基检测时,需对其准备工作进行重视,因其对桩质量问题的准确检测是比较困难的。因此,为保证桩基质基测试结果的正确性及合理性具有直接的影响。因此在采量,结合钻探取芯验证及其他相关检测方法确定桩基质量用此方法进行桩基检测时,需对以下几个方面进行重视:缺陷类型及程度是十分有必要的。[ID:001784]1)试验桩与实际工程采用的桩基不论在制作流程、工艺及材料方面还是在其他细节方面均需要完全相同,而且参考文献:养护时间也需要一致,一般在工程中需要满足国家现行规[1]高红伟,姚勇,陈代果,等.低应变反射波法在桩基检测中的应[3]范的规定,一般养护45d左右;用[J].西南科技大学学报,2013,28(3):40-44.2)当进行试验桩的试桩试验时,需将其一端钢板进行[2]JGJ106-2014建筑桩基检测技术规范[S].切割,然后去除桩身表面的浮浆,目的是使桩头密实,在[3]卢生强,郭峰.低应变反射法在精伊霍铁路桩基检测中的应用此过程中应保持其尽量平整;[J].土工基础,2009,23(3):82-85.3)采样间隔的确定。当其过大时,一些细微缺陷将无[4]文海霞,郑国勇.低应变反射波法桩基检测的试验研究[J].路法识别,且桩底反射不明显;当其过小,对缺陷性质、大基工程,2009,27(2):137-139.小不易确定,因此,为保证检测的准确性,采样间隔一般·117·'