胡升
安徽省交通科學(xué)研究院
摘要:根據(jù)多年基樁檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),分析了反射波測(cè)樁原理和適用范圍,闡述了反射波法檢測(cè)前和檢測(cè)過(guò)程中的工作重點(diǎn)及反射波法檢測(cè)基樁樁身常見(jiàn)缺陷的時(shí)程曲線波形特征,以及反射波法檢測(cè)技術(shù)存在的主要問(wèn)題,并對(duì)反射波法檢測(cè)基樁時(shí)要想獲得可靠的信息和對(duì)樁身完整性做出準(zhǔn)確的評(píng)判進(jìn)行了總結(jié)。
關(guān)鍵詞:反射波法;基樁完整性;缺陷波形特征;存在問(wèn)題
反射波法是基樁低應(yīng)變樁身完整性檢測(cè)中最常用的方法,雖然該方法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單,但如果檢測(cè)前的樁周土等資料收集不全、樁頭處理不到位、檢測(cè)中的激振方式、傳感器的選擇不當(dāng)以及檢測(cè)數(shù)據(jù)分析人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足等都會(huì)影響最終樁身完整性的判定。
1、低應(yīng)變反射波法測(cè)樁原理及適用范圍
基樁完整性的反射波法檢測(cè)技術(shù)是以一維波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。它是在樁身頂部進(jìn)行豎向激振產(chǎn)生彈性波,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、裂縫、斷樁和嚴(yán)重離析等)或樁身截面積變化(如縮徑或擴(kuò)徑)部位,將產(chǎn)生反射波,經(jīng)接收放大,通過(guò)分析實(shí)測(cè)曲線特征,以判斷樁身完整性。
本方法適用于混凝土灌注樁和預(yù)制樁等剛性材料樁的樁身的完整性檢測(cè)與判定,最大有效檢測(cè)深度樁長(zhǎng)50米。
2、低應(yīng)變反射波法測(cè)樁前的工作重點(diǎn)
2.1現(xiàn)場(chǎng)信息收集。收集基樁的設(shè)計(jì)、施工及相關(guān)地質(zhì)資料等信息;
2.2樁頭處理到位。樁頭與樁身的材質(zhì)、強(qiáng)度和截面尺寸應(yīng)基本相同,樁頂面應(yīng)破除至新鮮混凝土面,且與樁軸線基本垂直,測(cè)點(diǎn)和激振點(diǎn)要磨平;
2.3通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn)以確定激振設(shè)備和傳感器;
2.4混凝土灌注樁樁身混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,且不小于15MPa及混凝土齡期最好在成樁后14天以上檢測(cè)。
3、低應(yīng)變反射波法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中注意事項(xiàng)
3.1采樣頻率與采樣間隔應(yīng)設(shè)置合理,否則對(duì)后期數(shù)據(jù)處理分析增加難度;
3.2力錘敲擊時(shí),應(yīng)使其作用力方向垂直于樁頂水平面且自由彈起,采用力棒激振時(shí)應(yīng)使其自由下落;
3.3數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,各測(cè)點(diǎn)應(yīng)重復(fù)檢測(cè)3次以上,且檢測(cè)的波形具有良好的一致性。對(duì)存在缺陷的樁應(yīng)改變檢測(cè)條件重復(fù)檢測(cè)驗(yàn)證。
4、低應(yīng)變反射波法檢測(cè)基樁樁身常見(jiàn)缺陷的時(shí)程曲線波形特征
4.1離析、膠結(jié)不良樁的波形曲線特征
ρ1>ρ2,C1>C2,A1=A2,同相,波形相對(duì)較平坦,樁底反射信號(hào)的頻率會(huì)有所下降。如圖1所示。
4.2斷裂或夾層
ρ1>ρ2,C1>C2,A1=A2,同相,會(huì)出現(xiàn)等間距的多次反射,樁底反射振幅小,甚至很難看到。如圖2所示。
4.3樁底沉渣過(guò)厚
ρ1>ρ2,C1>C2,A1=A2,同相,在端承樁情況下,若采集到較清晰的樁尖響應(yīng)信號(hào),并與初始波同相位,此時(shí),應(yīng)判定樁底沉渣較厚,超過(guò)規(guī)范要求,因?yàn)檎G闆r下的端承樁,通常樁尖響應(yīng)幾乎無(wú)反映或微弱反映。當(dāng)樁底沉渣清除特別干凈,且和基巖接觸,此時(shí)樁尖響應(yīng)相位與初始波反相。如圖3所示。
4.4擴(kuò)頸
ρ1=ρ2,C1=C2,A1 4.5縮頸 ρ1=ρ2,C1=C2,A1>A2,同相,有下沖似正弦波形,下半幅能量相對(duì)較弱,如果縮頸下緊接一擴(kuò)頸缺陷,此時(shí),縮頸的程度被削弱,擴(kuò)頸也不易分辨。如圖5所示。 5、反射波法檢測(cè)技術(shù)存在的主要問(wèn)題 5.1樁頂橫波干擾問(wèn)題 在反射波法基樁基樁檢測(cè)實(shí)踐中,存在著樁頂橫波干擾。但經(jīng)驗(yàn)不足的檢測(cè)人員可能誤將其作為樁身淺部缺陷產(chǎn)生的反射縱波對(duì)待,產(chǎn)生誤判。 5.2 樁周土質(zhì)對(duì)反射波曲線的干擾問(wèn)題 基樁缺陷的反射波曲線特征往往受到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文等影響,當(dāng)檢測(cè)人員對(duì)施工場(chǎng)地和施工過(guò)程不了解,就可能產(chǎn)生誤判。 5.3 測(cè)試人員的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析判定經(jīng)驗(yàn)缺乏 由于動(dòng)測(cè)的波形判讀和資料分析比較困難,如果分析人員對(duì)動(dòng)測(cè)法不是很熟練且理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足,就有可能出現(xiàn)不同錯(cuò)誤,導(dǎo)致不正確的分析結(jié)果,甚至出現(xiàn)誤判。 6、結(jié)論 反射波法檢測(cè)基樁時(shí),要想獲得可靠的現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)信息和對(duì)樁身完整性做出準(zhǔn)確的判定,首先要求現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員收集完整的基樁設(shè)計(jì)、施工及相關(guān)地質(zhì)資料等相關(guān)信息;其次要求基樁樁頭處理到位,儀器設(shè)備的選擇、儀器參數(shù)設(shè)置要合理;再次就是要求數(shù)據(jù)分析判定人員具有豐富的理論知識(shí)和分析判定經(jīng)驗(yàn)等。只有這樣才能對(duì)基樁樁身完整性做出較準(zhǔn)確的判定,減少誤判。