浅谈低应变在工程检测中的应用.docx

          浅谈低应变在工程检测中的应用                    摘要：目前基桩完整性检测的主要方法有钻芯法、低应变法、高应变法、声波投射法等而低应变反射波法作为普查基桩完整性的无损检测手段,近年来被广泛应用于工程检测中,不同程度的缺陷在低应变检测中的曲线表现也不同本文主要通过一些工程实例的低应变检测进行了总结,简述低应变在基桩检测应用中存在的局限性以及一些注意事项关键词：低应变；灌注桩；预制管桩；缺陷1 前言目前在基桩完整性检测中，低应变反射波法是国内外普查桩身质量最为有效、广泛、最简单、最快速而且最经济的一种检测手段，可以在较短时间内对桩基的大面积普查，为工程质量提供明确的指引但是低应变反射波法也存在一定的局限性，加上桩基都是隐蔽工程，对于检测结果往往不能直观的验证其准确性，且反射波只能反映截面的阻抗变化，无法判别缺陷的类型，因此，单凭低应变的结果下结论是有所欠缺的，往往还需要结合其他检测方法进行验证2. 基本原理基桩低应变反射波法检测桩身完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（ ），广义波阻抗为Z=AρC；推导可得桩的一维波动方程：假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质Ⅰ（阻抗为Z1）进入介质Ⅱ（阻抗为Z2）时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt令桩身质量完好系数β＝ Z2/Z1,则有缺 陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定3 低应变法在基桩检测应用中的实例3.1某桥梁工程桩基础采用冲孔灌注桩，桩径为1300mm，混凝土等级为C30，设计桩长16-18m，持力层为中风化花岗岩，岩样较完整，4根工程桩的低应变波形如图1图1 图2结果分析与验证：1-1桩桩底有明显的同向反射，不符合桩底持力层为中风化花岗岩的特征，其他桩的桩底反射均符合，初步判断为桩底沉渣过厚或桩底未达到中风化花岗岩的设计要求，通过钻芯验证，1-1桩的持力层为全风化花岗岩（图2）3.2某住宅楼工程桩基础采用旋挖灌注桩，桩径800mm，混凝土等级为C35，设计桩长10-20m，持力层为中风化砂砾岩，选取2根有代表性的波形如图3图338#桩 图4 37#桩 图5 结果分析与验证：两根桩信号均呈现大低频震荡信号，初步判断浅部存在严重缺陷，但单凭曲线还不能下结论，需要结合其他方法进行验证，通过开挖发现两根桩均在距桩顶1.8m左右的位置开始产生大扩径，到了3.0m左右桩径又开始还原（图4、图5）。

3.3某商业中心工程桩采用PHC预制管桩，桩径500mm，混凝土强度C80，持力层为中粗砂，单桩竖向抗拔承载力极限值1000kN，其中3#桩桩长为30m，配桩从下到上为14+16，测试波形图如图6图6图7结果分析与验证：该桩在15.9m左右有明显缺陷，桩身完整性为Ⅲ类， 缺陷位置恰好在接桩位置，考虑到该桩有单桩竖向抗拔承载力要求，桩身有缺陷对抗拔力影响非常大，因为桩的抗拔力主要来自桩侧摩擦力和桩的自重，对该桩进行单桩竖向抗拔试验，当试验加载到900kN时，U-d曲线出现陡升，且本级沉降量超过上一级的5倍，故该桩的抗拔承载力极限值为800kN，不满足设计要求，试验曲线如图74低应变法在基桩检测中的经验总结4.1低应变法在基桩检测中的局限性4.1.1对预制管桩和灌注桩的检测效果不同由于预制管桩是将已经成型的桩打入到土中，其截面积和桩身密度几乎都是不变的，缺陷位置往往都发生在接桩位置，但管桩通常长径比较大，桩身能量传递损耗快，这也是导致很多管桩看不到桩底反射的原因，所以低应变法对管桩的浅部缺陷敏感，也比较可靠而对于灌注桩来说，都是在地下成桩的，其截面和桩身密度都可能存在变化，但灌注桩截面积较大，长径比相对较小，一般采用冲击能量较大的锤子，产生脉冲频率较低，桩身能量传递损耗慢，通常都可以看到桩底反射，因此，低应变对灌注桩的桩底比较敏感，特别是嵌岩桩，对桩底的软硬判断也比较可靠。

4.1.2缺陷的类型难以区分低应变是通过在桩顶施加的应力波在桩身传递，当遇到桩身波阻抗变化时就会产生反射波，通过接收到的反射波来判断缺陷的位置以及程度，而波阻抗与桩的截面积、密度有关，因此，我们无法判断缺陷的形式，到底是由桩的缩径还是混凝土离析、夹泥、空洞等原因造成的4.1.3低应变法只能对满足某些条件的基桩进行检测对于薄壁钢管桩和类似H型钢桩的异型桩，不适应低应变检测，对长径比小于5，桩身强度不大于8MPa的桩，也不适应由于低应变假定了桩是一维线弹性杆，截面要规则，长径比要大于等于5，受桩周土的影响，桩土之间要有一定的刚性比4.1.4对有多处缺陷和截面渐变难以检测当基桩出现多处缺陷或是浅部有严重缺陷时，会造成反射波相互叠加波形反复震荡，对缺陷的判断不准，需结合其他检测方法进行验证遇到截面渐变时，缺陷波反射不明显，往往容易被忽略4.2检测中需要注意的事项在现场检测过程中会存在一些影响因素，因此在低应变进行基桩检测过程中需要注意一下事项：4.2.1资料的收集低应变法主要依靠现场采集的曲线进行分析，为了减少低应变法在基桩检测中受到的限制，需要对现场的地勘和资料收集包括场地的地质结构、地层成分、施工方式等进行了解分析，并对检测结果可能造成影响的因素重点记录。

为结果分析提高效率，避免产生误判，达到检测目的4.2.2现场桩头的处理灌注桩，应凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出密实的混凝土表面，并用砂轮机进行磨平，便于传感器安装预制桩，应凿去桩顶松散或破损部分；预应力管桩，当端板与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理4.2.3传感器的安装要到位传感器安装的好坏直接影响测试信号质量，应根据现场的条件，选择合适的耦合剂，比如桩头干燥的情况下可采用黄油，桩头有水黄油粘不紧时，可采用牙膏传感器安装要紧贴桩顶，垂直于桩面，不能用手扶压传感器，避免由此产生的信号干扰4.2.4激振选择要合适对于实心桩，传感器的安装点与锤击点的距离不宜小于半径或矩形边宽的四分之一；当锤击点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的三分之二对于空心桩，传感器安装点和锤击点宜在桩壁厚的二分之一处，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角略大于或等于900对于浅部缺陷宜采用刚度大一点的轻型锤，产生高频脉冲，而深部缺陷则宜采用刚度偏大的重型锤激振过程可以利用锤子的自重自由落下，高度适中，避免其他因素造成的信号干扰4.2.5现场采集质量好的信号质量好的信号能真实的反应桩的实际情况，同根桩测试信号一致性好，每根桩的实测信号不应少于2个，桩径大于1200mm时，不应少于3个。

当信号不规则或一致性较差时，应排查传感器是否安装紧密，混凝土面是否密实，锤头是否松懈等可能出现的情况当受检桩有缺陷时，可以根据缺陷的深浅更换不同的锤子进行激振，以获得更好的信号，提高结果分析的准确度5结束语综上所述，低应变法在工程基桩完整性检测中，已经得到广泛应用，也收到比较好的效果其优势在于检测方便、快速等特性，能有效缩短检测时间通过低应变对工程中的基桩进行大面积排查，能及时发现基桩存在的问题，对有疑问的桩进行重点关注，结合其他检测方法进行验证，看是否满足设计的要求特别对预制管桩的接桩质量以及灌注桩的桩底软硬情况，效果比较明显，对于灌注桩桩底有沉渣的其厚度还需钻芯才能定量评价低应变法在实际应用过程中，要注意相关措施，以保证结果的准确同时，作为工程技术人员要不断的进行总结和研究，提高自己的素质和技术水平，确保工程的质量安全参考文献1. JGJ 106-2014 建筑基桩检测技术规范2. DBJ/T 15-60-2019 建筑地基基础检测规范3. JGJ 340-2015 建筑地基检测技术规范4. 陈花林,王年生.低应变在基桩检测中的局限性及误区分析[J].科技成果管理与研究，2011，12(7)第 7 页 共 7 页  -全文完-。