论文部分内容阅读
1前言
上世纪80年代，我国桩的动测技术就已经应用于实践中了，经过20多年的发展，低应变法检测技术已经趋于成熟。目前，采用低应变进行桩身完整性检测的工程实际上已经远远超过其他动测桩方法，如声波透射法及高应变法等，而且，在大量的检测示例中，虽也有主观和客观原因造成误差稍大或个别误判的情况，但绝大多数检测结果表明，低应变法对基桩桩身完整性的检测具有相当高的可靠性。
本文通过对低应变反射波法检测桩身完整性原理的阐述并结合工程实例，重点总结了低应变测桩过程中的注意事项，宜期待对同行们有所借鉴。
2反射波法检测的基本原理
基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向敲击，给桩身顶部进行竖向敲击，给桩顶一个能量，由此在桩中产生的应力波沿桩身以纵波速度VP向下传播，应力波通过桩的阻抗Z变化界面（如桩底、断桩、和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩颈和扩颈）部位时将产生反射波，对接收的反射波数据经过放大、滤波等的处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，根据波形特征和实测波速分析并结合桩砼养护龄期及设计砼强度等综合指标来判断桩身的完整性、缺陷性质、缺陷部位及混凝土强度等级。
3检测前的准备工作应符合下列规定：
3.1预制桩承载力的时间效应应通过复打确定。
3.2桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩捶重心应与桩顶对中，锤击装支架应垂直。
3.3对不能承受锤击的桩头应加固处理，混凝土桩的桩头处理应严格按照规范执行。
3.4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。
4桩身完整性的判定
桩身完整性判别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按下表所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。
4各种常见桩型应产生缺陷种类的分析
4.1混凝土灌注桩
在施工过程中，如混凝土浇筑不连续，搅拌不均匀，水灰比过大，导管漏水或地层稳定性较差，就会产生桩身质量问题，如断桩、离析、夹泥或缩颈等。
4.2人工挖孔灌注桩
如施工不当，孔内护臂漏水，积水过多或是地层不稳定时，就会产生桩身质量问题，如离析、交接不良、强度降低或是塌孔产生断桩。
4.3混凝土预制桩
在未达到装底标高，遇到地层强度较大时，在锤击作用下，易在桩身接口焊接处开裂，甚至造成桩头破碎。
4.4 CFG桩
由于没有钢筋是素混凝土桩，桩头呈脆性，如果开挖不当的话，状体会产生裂纹甚至断裂。
5现场检测中的注意事项
5.1激振问题
理论分析和实践经验表明，激振技术是反射波法完整性检测的重要环节。在检测时，通常使用瞬态激振，最简单的方法是用手锤或力棒激振。在检测时提高激振脉冲波的频率，可以提高分辨率；但高频波对长桩不易获得桩底反射，因此应该用频率较低的脉冲波来获得桩底反射，再用高频波来检测桩上部的缺陷。另外一个要注意的问题是激振时要干脆、利索，以使每次的激振波形基本一致，有利于对比分析。
5.2传感器与粘结剂的选择
传感器是桩基检测的“眼睛”，它的频响特性、阻尼大小、灵敏度和动态范围等对实测波形的影响非常大。反射波法对传感器有特殊的要求，因此传感器的量程范围和动态范围要足够宽，要有较高的灵敏度，有良好的阻尼特性。在通常情况下，我们可用不同特性的传感器多测几组曲线，通过对比进一步提高分析精度。
在传感器性能较好的情况下，必须选择好的粘结性，使传感器与基桩得到较好的耦合。目前常用的粘结剂有石膏粉、橡皮泥、蛇皮膏、黄油等。此外，有些技术人员还使用咀嚼后的口香糖作为粘结剂。在这些粘结剂中，石膏粉粘结的耦合频率较高，而后产生的耦合率较低。应注意的是，当桩头较湿时，采用橡皮泥和蛇皮膏粘结剂粘结的效果不是很好，此时最好用石膏粉。
5.3桩头的处理
灌注桩的桩头往往有一定厚度的浮浆，特别是人工挖空灌注桩，浮浆严重影响检测效果，因此在检测时必须将浮浆打掉，同时保持桩头平整。此外，预制桩在贯入过程中桩头可能产生破损，灌注桩在破除浮浆时也可能使桩头破碎，使弹性能量快速衰减，严重时使激振的脉冲波不规则，严重影响检测效果，甚至造成误判现象。因此，在检测时必须格外注意桩头情况。
5.4辅助资料的收集
在进行基桩检测时应该注意辅助资料的收集。辅助资料包括岩体工程勘察报告、灌注桩的成孔工艺、成桩机具和工艺、桩基施工记录及开挖情况等。结合辅助资料来分析桩身的缺陷位置。
5.5提高信号判读的正确性
现场检测时，采集的信号是否可靠直接影响桩身完整性的判定。应在检测现场即时对信號是否可靠作出判断，发现问题及时查明原因采取措施后重测。观测不同的传感器或不同的激振点所获得的时域波形，主要特征是否相同，特别是频域共振峰的特征是否相同。在瞬变激振试验中，重复测试的次数应大于4次，若这些特征都是基本相同，说明信号充分反映了桩身情况，分析时就不会导致错判和误判。
5.6传感器安装和激振操作
传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。实心桩的激振位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器位置宜在同一平面上，且与桩中心连线形成的夹角为900，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁后的1/2处。
6结束语
反射波简便、快捷，可以在较短的时间内完成大量检测工作，是基桩无损检测的一种重要方法。但需要注意的是综合分析同一工程的所有被测桩，同一工程的地质和施工状况大致相同，通过寻找被测桩之间的共性，再来分析每一根桩的情况，这往往能有效地提高分析准确度。如果仅仅分析一根桩，而不对整个工程的情况进行了解，很容易产生判断错误。因此，要求检测人员不但掌握检测方法的基础理论，熟悉仪器操作及数据采集，了解测桩方法的基础理论，熟悉仪器操作和数据采集，了解测试方法的局限性，还必须注重实践经验的积累，有丰富的经验才能做出正确的判断。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
上世纪80年代，我国桩的动测技术就已经应用于实践中了，经过20多年的发展，低应变法检测技术已经趋于成熟。目前，采用低应变进行桩身完整性检测的工程实际上已经远远超过其他动测桩方法，如声波透射法及高应变法等，而且，在大量的检测示例中，虽也有主观和客观原因造成误差稍大或个别误判的情况，但绝大多数检测结果表明，低应变法对基桩桩身完整性的检测具有相当高的可靠性。
本文通过对低应变反射波法检测桩身完整性原理的阐述并结合工程实例，重点总结了低应变测桩过程中的注意事项，宜期待对同行们有所借鉴。
2反射波法检测的基本原理
基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向敲击，给桩身顶部进行竖向敲击，给桩顶一个能量，由此在桩中产生的应力波沿桩身以纵波速度VP向下传播，应力波通过桩的阻抗Z变化界面（如桩底、断桩、和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩颈和扩颈）部位时将产生反射波，对接收的反射波数据经过放大、滤波等的处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，根据波形特征和实测波速分析并结合桩砼养护龄期及设计砼强度等综合指标来判断桩身的完整性、缺陷性质、缺陷部位及混凝土强度等级。
3检测前的准备工作应符合下列规定：
3.1预制桩承载力的时间效应应通过复打确定。
3.2桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩捶重心应与桩顶对中，锤击装支架应垂直。
3.3对不能承受锤击的桩头应加固处理，混凝土桩的桩头处理应严格按照规范执行。
3.4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。
4桩身完整性的判定
桩身完整性判别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按下表所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。
4各种常见桩型应产生缺陷种类的分析
4.1混凝土灌注桩
在施工过程中，如混凝土浇筑不连续，搅拌不均匀，水灰比过大，导管漏水或地层稳定性较差，就会产生桩身质量问题，如断桩、离析、夹泥或缩颈等。
4.2人工挖孔灌注桩
如施工不当，孔内护臂漏水，积水过多或是地层不稳定时，就会产生桩身质量问题，如离析、交接不良、强度降低或是塌孔产生断桩。
4.3混凝土预制桩
在未达到装底标高，遇到地层强度较大时，在锤击作用下，易在桩身接口焊接处开裂，甚至造成桩头破碎。
4.4 CFG桩
由于没有钢筋是素混凝土桩，桩头呈脆性，如果开挖不当的话，状体会产生裂纹甚至断裂。
5现场检测中的注意事项
5.1激振问题
理论分析和实践经验表明，激振技术是反射波法完整性检测的重要环节。在检测时，通常使用瞬态激振，最简单的方法是用手锤或力棒激振。在检测时提高激振脉冲波的频率，可以提高分辨率；但高频波对长桩不易获得桩底反射，因此应该用频率较低的脉冲波来获得桩底反射，再用高频波来检测桩上部的缺陷。另外一个要注意的问题是激振时要干脆、利索，以使每次的激振波形基本一致，有利于对比分析。
5.2传感器与粘结剂的选择
传感器是桩基检测的“眼睛”，它的频响特性、阻尼大小、灵敏度和动态范围等对实测波形的影响非常大。反射波法对传感器有特殊的要求，因此传感器的量程范围和动态范围要足够宽，要有较高的灵敏度，有良好的阻尼特性。在通常情况下，我们可用不同特性的传感器多测几组曲线，通过对比进一步提高分析精度。
在传感器性能较好的情况下，必须选择好的粘结性，使传感器与基桩得到较好的耦合。目前常用的粘结剂有石膏粉、橡皮泥、蛇皮膏、黄油等。此外，有些技术人员还使用咀嚼后的口香糖作为粘结剂。在这些粘结剂中，石膏粉粘结的耦合频率较高，而后产生的耦合率较低。应注意的是，当桩头较湿时，采用橡皮泥和蛇皮膏粘结剂粘结的效果不是很好，此时最好用石膏粉。
5.3桩头的处理
灌注桩的桩头往往有一定厚度的浮浆，特别是人工挖空灌注桩，浮浆严重影响检测效果，因此在检测时必须将浮浆打掉，同时保持桩头平整。此外，预制桩在贯入过程中桩头可能产生破损，灌注桩在破除浮浆时也可能使桩头破碎，使弹性能量快速衰减，严重时使激振的脉冲波不规则，严重影响检测效果，甚至造成误判现象。因此，在检测时必须格外注意桩头情况。
5.4辅助资料的收集
在进行基桩检测时应该注意辅助资料的收集。辅助资料包括岩体工程勘察报告、灌注桩的成孔工艺、成桩机具和工艺、桩基施工记录及开挖情况等。结合辅助资料来分析桩身的缺陷位置。
5.5提高信号判读的正确性
现场检测时，采集的信号是否可靠直接影响桩身完整性的判定。应在检测现场即时对信號是否可靠作出判断，发现问题及时查明原因采取措施后重测。观测不同的传感器或不同的激振点所获得的时域波形，主要特征是否相同，特别是频域共振峰的特征是否相同。在瞬变激振试验中，重复测试的次数应大于4次，若这些特征都是基本相同，说明信号充分反映了桩身情况，分析时就不会导致错判和误判。
5.6传感器安装和激振操作
传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。实心桩的激振位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器位置宜在同一平面上，且与桩中心连线形成的夹角为900，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁后的1/2处。
6结束语
反射波简便、快捷，可以在较短的时间内完成大量检测工作，是基桩无损检测的一种重要方法。但需要注意的是综合分析同一工程的所有被测桩，同一工程的地质和施工状况大致相同，通过寻找被测桩之间的共性，再来分析每一根桩的情况，这往往能有效地提高分析准确度。如果仅仅分析一根桩，而不对整个工程的情况进行了解，很容易产生判断错误。因此，要求检测人员不但掌握检测方法的基础理论，熟悉仪器操作及数据采集，了解测桩方法的基础理论，熟悉仪器操作和数据采集，了解测试方法的局限性，还必须注重实践经验的积累，有丰富的经验才能做出正确的判断。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开