桩基础反射波法检测的局限性及对策.pdf

文章编号:1009-941(2010)10-0015-02
桩基础反射波法检测的局眼性及对策
□ロ杨大志,徐瑞金(盘锦市建筑业安全监察站,辽宁盘锦124010)
摘要:根据低应变反射波法的基本原理,结合实际工程,对
c一纵波在桩身混凝土中的传播速度,m/s;
低应变反射波法检测桩身完整性的局限性进行了分析。
A一桩身横截面积,m2;
关键词:低应变;反射波;完整性;局限性
E一一桩身混凝土弹性模量,N/m2
中图分类号:TU473
文献标识码:B
当桩身几何尺寸或材料物理性质发生变化时,
相应地p、C、A发生变化,其变化发生处称为阻抗截
低应变法现已普遍用于检测混凝土桩的桩身完面。将波阻抗的比值表示为:
整性,判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位
plct
置。经过多年的发展,现在已经形成较为成熟的技
在桩顶激振后,将产生压缩波,以波速c沿桩身
术经验。工程桩应用于我国的城市建筑非常多,但
向下传播。当遇到波阻抗界面时,产生反射波。根
是,由于受地质条件、施工工艺以及一些不确定因素
据应力波理论,只要这两种介质在界面处始终保持
的影响,不可能百分之百的基粧都能达到合格的要
接触(既能承压又能承拉而不分离),则根据连续条
求,难免会有部分的基桩存在不同程度的缺陷,尤其
径、甚至断桩等情况,因此,在实际工程检测中,利松顿第三定律,界面上两侧质点速度、应力均应
件和
在灌注桩的施工过程中,有时会出现夹泥、离析、缩
+
(3
测得的反射波信号准确地判断桩身质量,排除工程
A,(01+R)=A,0r
隐患,对基柱的质量评价是至关重要的。但工程中
由波阵面动量守恒条件得:
经常出现对桩棊检测结果的误判,致使工程技术人
员对该种检测方法的可靠性提出质疑。本文根据低
pct pc1 A2C2
应变反射波法测桩的工作原理,分析了低应变反射
Z1(1ーDg)=22vr
波法的局限性及解决办法,供参考。
联立求解可得
低应变反射波法的基本原理
o=o1[(Z2ーZ1)(Z2+Z1)]=Ro;(7)
or=01[2/(z2+Z1)]=Tr1
反射波法的基本原理是在桩顶竖向激振,弹性
n=-n1[(22-Z1)/(Z2+Z1)]=-Ro1(9
波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异
Dr=1[22/(Z2+Z71)]=n7To1(10
的界面(如桩底、断桩和严重离析等)或桩身截面积
发生变化(如缩颈或扩颈)时,将产生反射波,经接其中:反射系数、R=--1
收、放大、滤波和数据处理,即可识别来自不同部位
的反射信息。通过对这些反射信息进行分析计算,
透射系数:T==
(12)
可判断桩身混凝土的完整性,判定桩身缺陷的程度
及其位置。
2工程实例分析
取栟身的某段为个分析单元,其介质密度、纵波
盘锦某工程拟建12层住宅楼,基础采用人工挖
波速、横截面积和弹性模量分別用p、c、A、E表示,令:孔桩,桩长10.0m,桩径Φ300mm,桩身混凝土强
Z=OCA=EA/c
(1)度等级C80。工程场地周边条件复杂,东圃和南面
式中:Z一一广义波阻抗,Ns/m;
为城市主要道路,西面为居民住宅楼,北面为商业
桩身混凝十密度,kg/m3;
楼,地下管线多。因此,施工中必须采取合理可行的
建材技术与应用10/2010
万方数据
措施,以确保地下管线及周围建筑物、道路的安全。法,对第一个缺陷的分析尚可做到,但对后面缺陷损
根据岩土工程勘察报告,场地第四系地层主要为黏坏程度的估算误差就难以控制。如第一缺陷在浅部
性土,基岩为混合花岗岩。土层详细情况及土的物时,尚可通过开挖并凿去上部缺陷再行检测,否则只
理力学指标见表1。
能通过其他方法进一步检测。
表1土层的主要物理力学指标
土层「层厚「含水质密度孔隙「液限塑限液性」塑性
4对策
名称/m量/%/(g/cm3)比「/%/%」指数指数
(1)依据桩型、桩长、桩径采用合理的振源,选
质3?15-m131316?择合适的测桩仪和传感器,进行必要的信号后处理,
③黏士1127.319810.75738.412.50.3416.9
充分考虑地质、施工条件等因素,了解可能出现的缺
陷种类以及各类缺陷的特征,可以有效提高采集波
站士15231.1076.22303016?形质量及分析水平。另外,综合分析同一工程的其
⑤混合0.7
花岗岩2.9
24.211.990.698137.5120.210.2317.3
他被检桩,寻找各桩之间的共性,有利于对单桩检测
结果的分析判断。
检测中采取了以下措施:提高反射波检测;依据
(2)提高反射波检测水平的另一途径是有效利
桩型、桩长、桩径调整合理的振源;选择合适沿海地用目前采集的信息,在时域分析的基础上,辅以频域
貌的小应变测试仪器,对采集信号反复滤波;充分考分析;借鉴其他低应变检测方法的分析经验,例如可
虑地质、施工条件等因素,深人分析出现的缺陷种类以借鉴水电效应法利用功率谱各峰值的相对大小判
以及各类缺陷产生的原因,有效地提高了采集波形断桩身缺陷程度的分析方法。
质量及分析水平。实践表明,桩基础检测顺利真实,
(3)信息量的不足是制约反射波法识别能力的
很好地保证了基桩质量。
首要因素,因此应在目前单纯利用纵波分析的基础
3低应变反射波法的局限性
上,提取更多的信息。这方面已有不少研究人员进
行了尝试并取得了一定的效果。
(1)低应变反射波法尚无法对缺陷准确定性
(4)从管理的角度来讲,通过制定切实可行的
目前依据波阻抗的变化,仅能有把握地将缺陷区分标准,加强对检测单位的管理,増加行业内的交流
成缩颈类与扩颈类,而对缩颈与离析、严重离析与断等,可以有效地促进反射波法测桩水平的提高。
桩、夹层与裂缝等则不能很好地区分。进一步确定
缺陷的性质,需要检测经验及其他补充资料。
5结语
(2)低应变反射波法对缺陷程度的定量分析尚
低应变反射法检测桩身完整性具有省时、快捷、
不理想。由于波速计算或选取不准,据此计算的缺陷简便及经济等优点,既可以检测断桩、缩颈、扩颈及
位置的误差在10%左右。缺陷在柱轴的高度及分布离析等桩基缺陷,也可以确定桩身缺陷的具体位置,
以及缺陷质量下降的程度均难以准确计算在内。
在保证桩基工程质量、加快施工进度等方面具有积
3)低应变反射波法对阻抗渐变类的缺陷难以极的作用。但由于其局限性,需综合考虑各种条件
判断,甚至可能得出相反的结论。例如缩颈、离析、对桩基检测结果的影响,并且在实际检测中不断积
扩颈等发生在桩身的某一段,缺陷程度由轻至重或累经验,提高检测水平,从而为工程提供准确可靠的
由重至轻,相应的波阻抗会缓慢减小或增大,实测信检测结果。
号却无法反映这一变化。特殊情况下,例如桩渐缩
参考文献
后突然恢复到原截面,则可能得出桩身存在扩颈这
种“有利”缺陷的结论,这是很危险的。
[1]陈丕侠.低应变反射波法检测桩身完整性的误判分析
(4)当在一根桩中存在多个较大缺陷时,入射
〔].中国科技信息