低应变反射波法判定钻孔灌注桩完整性实例.doc

1、1低应变反射波法判定钻孔灌注桩完整性实例摘要：在钻孔灌注桩完整性检测中，如果对桩基完整性做出错判、漏判，将会留下严重的安全隐患甚至会造成严重的工程质量事故。为了提高灌注桩完整性检测数据判读的准确性，本文结合工程实例，应用对钻孔灌注桩完整性进行判断，最后给出科学、合理的判断结果，对类似工程有借鉴意义。 关键词：低应变反射波法；钻孔灌注桩；桩基完整性 钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于工程领域。灌注桩桩身混凝土的质量不够稳定，常出现各种缺陷，基桩的桩身如果存在缺陷，就会对建筑物产生不良的影响，所以必须进行桩基质量检测，以确保桩基质量。桩基础施工质量的

2、检验，随着长、大桩径及高承载力桩基础迅速增加，传统的静载荷试验已很难实施，而桩基低应变动测能无破损检验桩身的质量，并能有效弥补静载荷试验的不足，日益受到人们的重视，在桩基质量检测中的应用越来越广泛。 一、 低应变反射波法原理 低应变反射波法是一种使用比较广泛的基桩完整性检测方法，与其它的基桩检测方法相比，它具有操作简便、快速高效的优点。它以应力在弹性固体内按一维传播作为理论基础，即桩长远大干桩径时，可将桩作为一维弹性杆件，工程中的钻孔灌注桩就是这种一维弹性杆件。在桩2身顶部利用特制的手锤进行竖向激振，产生一个特定频率和能量的弹性波，波沿混凝土桩身向下传播，遇到波阻抗明显变化的界面（如断桩、桩底

3、、严重离析、扩径、缩颈等） ，弹性波将产生上行反射。在桩顶某个位置设置传感器（多为加速度传感器）接 收初始信号和桩身的反射信号组合而成的时程曲线，经放大、 滤波和数据处理，利用事前获得的波速，并结合地质条件及成桩记录对基桩的缺陷位置、程度做出定性判断，还可以校核桩长。 一维应力波理论的数学公式如下： （1） 应力波在混凝土中的传播速度为： C=（E/P）l/2 （2） 定义桩阻抗为： Z=EA/C=A（EP）1/2=ACP C纵波在桩身混凝土中的传播速度，m/s； E混凝土的弹性模量，N/m2； P混凝土的密度，kg/m3； Z广义波阻抗，Ns/m； A桩身的截面积，m2。 从上式可知，波阻抗

4、与桩截面积及桩身强度有关，即与桩身混凝土疏密程度截面积变化有关。 （3）当应力波 V 从阻抗 Z1 介质进入阻抗 Z2 介质，会产生反射波 Vf和透射波 Vt； Vf=V（Z1 一 Z2）/（Z1+Z2） 3基桩小应变检测时域波形还与桩侧土摩阻力（桩周土质条件）有关，通常认为突变较大的反射信号以桩身阻抗变化为主，而渐变范围较大的反射信号受土阻力影响大。完整桩的时域波形呈规律递减，波形曲线形态平滑，波速较高，有 1 次或几次明显的桩底反射信号，桩底反射波信号与入射波同相。对于离析桩，一般反射波形不规则，反射不明显，且波幅会出现陡降；对于缩颈桩，时域波形中常见到缩颈处反射与桩底反射信号，缩颈处会出

5、现几次反射信号，扩颈桩处反射波相位与入射波相位相反，波频不变；断桩及严重缺陷桩，缺陷的上界面处可能产生强烈的正向波，下界面不产生负向波；夹泥桩通常反射波相位与入射波相位相同，但一般反射波波幅会发生畸变。 二、 现行规范的规定 按公路工程基桩动测技术规程 （JTG/T F81-01.2004）的规定，将基桩完整性分为四类，其定性描述如下：（1）I 类桩：桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围；（2）类桩：桩端反射较明显，但有局部缺陷所产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围；（3）类桩：桩端反射不明显，可见缺陷二次反射波信号，或有桩端反射但波速明显偏低；（4）IV

6、类桩：无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。 港口工程桩基动力检测规程 （JTJ 2492001）中规定类桩和类桩为不合格桩； 建筑基桩检测技术规范 （JGJ1062003）中规定类桩应进行工程处理。 三、工程实例 4某工程中使用孔灌注桩，采用泥浆护壁。地层条件从上到下依次为杂填土、粉质粘土、细砂、中砂及卵石，桩端持力层为卵石，桩长7.5m，混凝土强度等级为 C25，桩径 400mm，挖除地表土层 2.0m 后进行检测，实际桩长 5.5m， 检测时混凝土龄期 23d。下面进行对几个典型基桩曲线进行分析： C21 桩测试波形如图 1 所示，曲线平

7、顺，桩底明显反射，波速为3，460m/s，属正常范围，完整桩，判定为 I 类桩； B8 桩测试波形如图 2 所示。此桩所检测波形基本平顺，桩长范围内出现与入射波同相位反射波，但反射不强，桩底反射明显，波速为3，260m/s，属正常范围，有局部轻微缺陷，判定为类桩； E11 桩测试波形如图 3 所示。桩长范围内有与入射波同相位反射信号，且反射较强，该处截面波阻杭降低，说明此处可能存在缩径、夹泥、混凝土离析等现象，桩底反射信号较弱，该桩在测点下 3.0m 左右应该存有严重缺陷，又施工记录证实，由于地下水及沙层原因，此桩施工时泥浆护壁效果较差，有缩颈或夹泥的嫌疑，判定为类桩。经开挖验证，在测点下 3

8、.0m 处存在严重缩径，与小应变判读结果吻合。 C12 桩测试波形如图 4 所示。曲线平直，桩底反射特别明显，能看到3 次桩底反射，计算波速明显偏高，初步判断为断桩或桩长明显偏短，查施工记录得知，该桩在成孔后停滞时间过长，造成孔底沉渣过厚造成桩长明显偏短，与小应变结果吻合。 四、优缺点探讨 （1）低应变反射波检测基桩完整性具有快速便捷的优势，能够定性5判断基桩完整性类别，定量确定缺陷存在的位置。低应变法检测仪器体积小、携带方便、检测时间短，检测成本低，受环境影响较小，在一定条件下，检测结果准确度相对较高，适用于桩基工程的大面积普查。 （2）低应变法测得曲线与力锤重量、垫材特性、打击方法、桩土应力比等都有非常显著的关系，对检测人员的时间经验要求很高；另外在数据判读方面，较大程度上依赖于检测人员的理论知识和实践经验，因此该方法对检测人员素质要求比较高。为提高基桩检测水平，首先要提升检测人员的理论素养，重视时间经验的积累和交流，并且要加强对施工记录及勘察设计资料的收集，并进行综合分析，才能最大限度的提高检测结果判读的准确性。