1、检测锚杆锚固质量中低应变桩基检测方法的研究摘要：随着经济的发展，桩基工程已成为岩土工程领域非常兴旺的一支，与此相关的桩基检测技术也得到了长足的发展。目前，国内外关于桩基检测技术的发展是多方面的。有的是对传统技术进行改造，有的是对一些发展中的技术进行规范使用，也有的是开发新的技术或新的手段，这些都毫无例外地预示着桩基检测技术又进入了一个全盛的发展期。本文简单就锚杆锚固质量检测中的低应变桩基检测方法的应用以及过程做了详细的描述，下面我们一起学习一下。 关键字： 锚杆锚固应变桩基检测办法桩基工程 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 随着科学技术的发展，水利水电，铁路建设，公路建设
2、的迅速崛起，锚杆锚固在工程应用中的应用也逐渐变多，保证锚杆锚固的质量，对于工程建设有很重要的作用。但是按照现在的规范，基本都是采用用锚杆拉拔器测力，利用测力计计数，然后进行锚力的力测试，在学术上我们称之为静载试验进行测试，此种方法对锚固力的设计要求较低。按照理论上讲，这种办法还算精确，但是实际情况是，实施过程比较困难，尤其对于隧道顶部锚的测量，水利发电厂的斜上方进行锚的测量等。由于在实际测量情况中，难度系数较大，相应的检测费用也会很高，于是有了我们所说的低应变桩基检测方法 1 低应变桩基检测方法概述 低应变基检测方法 指的是一种快速，方便，准确的无损检测方法。低应变桩基检测方法的基本原理是基桩
3、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激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接受放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，以判断桩身完整性。2 锚杆锚固理论分析办法 (1)因为混凝土桩的长径比大于 40，它符合用一维波动方程及传播学理论进行分析，但是在分析的时候需要注意不但要分析锚杆锚固的纵波，还要分析检测出横波。通过一定的计算，我们可以得知，当杆件出现软弱夹层或者横截面积减小时，就会出现两种不同的变化。一种是出现同相反射或者反相反射，也叫新的震相，另外一种
4、则是原来的振动，本来是呈现衰减模式，但是由于反射波德叠加，振幅反而增强。后续的波列振幅因为叠加也有所增强，但是波列振幅衰减变慢。在波形图中，位移波不但有扩径，其他缺陷处德反射波与入射波同位相，而且振幅更大，扩径处出现的反射波与入射波相位相反，而且振幅增加较小。 (2)在桩土质量保持不变的情况下，随着刚度的减小，振动频率一定减小，而且伴随着周期增大。因此一旦桩体本身断成几段时，桩土体系总刚度就减小，波列优势频率变小，振动频率也变小。可见波形图震相和周期的一般异常变化是由波列衰减特征来确定的。 3 低应变动力检测结构组成 3.1 传感器 传感器的选择：传感器是低应变动测中最基本的重要测试元件之一，
5、它直接与被测桩相连接，将机械振动参量换成电信号。它的性能参数的好坏，直接影响到转换电信号的数据是否真实反映本身的反射信息。因此，必须满足以下条件：一是动态范围很宽；二是频率响应范围要宽；三是失真度要小；四是传感器性能稳定；五是受非振动环境影响较小。 传感器的安装：传感器安装应用化学黏结剂或石膏等黏结，使黏结尽量薄，不应采用手扶式；必要时可采用冲击钻打孔安装方式，但传感器应与桩顶面紧密接触。安装时必须保证传感器与桩顶面垂直。 3.2 信号采集 根据桩径大小，围绕桩心沿桩身对称布置 24 个检测点，每个检测点记录的有效信号数不宜少于 3 个，以便通过叠加平均提高信噪比和实验曲线的可靠性。应力波反射
6、波法所收集的较好波形应该是：多次锤击的波形重复性好；波形真实反映桩的实际情况，完好桩桩底反射明显；波形光滑，不应含毛刺或振荡波形；波形最终回归基线。 对不同检测点要进行多次实测，如果发现信号一致性较差时，应分析原因，增加测点；如果发现信号失真或产生零漂或信号幅值超过测量系统的量程时，应重新测试。 4 锚杆锚固质量检测典型波形图 （1）完整桩 一般比较完整桩在时程曲线上的特征为: 波列清晰,波形规则,桩底反射波明显, 易于读取反射波到达时间, 如图 1 所示。 图 1 完整桩波形图 图 1: 该桩为桩径 1000mm、桩长 30.3m 钻孔桩,设计混凝土强度等级为 C30, 桩身完整, 波速为
7、3700m/s, 在 8m 以前曲线下降, 为粉砂土较好地层反应。桩底反射与入射同相, 桩底反射明显。 （2）缩颈( 夹泥) 桩 缩颈处截面积变小, 波阻抗减小, 应力波遇到缩颈会产生与入射波振动方向同相的反射, 波形比较规则, 波速一般正常。一般能看到桩底反射, 若缩颈部位较浅 , 缩颈还会出现几次反射 , 但若缩颈程度严重, 则难以看到桩底反射。如图 2 所示。 图 2 缩颈桩波形图 图 2: 该桩为直径 426mm、桩长 18m 的沉管桩。钢筋笼长 6m, 设计承载力标准值 320kN。经测试, 桩身 6.57m 处存在缩径或局部离析, 系因成桩时拔管太快所致, 说明钢筋笼底部存在缺陷,
8、 但桩底基本可见, 属类桩。如图 3 所示。 图 3 夹泥桩波形图 图 3：该桩为直径 1500mm、桩长 44.5m、C25 的钻孔桩。测试时发生在 2m 处同向子波反射幅值高于初至波, 并有后继的多次反射, 检测人员误认为是传感器黏结引起的正常振荡, 判为 类桩。经证实在 2.2m 左右桩身严重缺陷( 夹泥) , 应属于 类桩, 后凿去桩头缺陷上部段, 重新接桩。 （3）离析桩 由于离析部位的混凝土松散, 对应力波能量吸收较大,形成的缺陷子波不规则, 后续信号杂乱, 而且频率较低, 计算得到的波速偏小, 一般不易见到桩底反射, 如图 4 所示。 图 4 离析桩波形图 图 4: 该桩直径 1
9、000mm、桩长 45m, 护筒直径 1200mm、护筒长 2.0m, 设计混凝土强度等级为 C30, 在测试中发现 14.8m 处明显呈低频同相反射, 属离析反映, 无法见到桩底反射, 经钻孔检测, 发现均存在离析面。（4） 断裂桩 由于在断裂处波阻抗的突变, 在时程曲线上的反应有以下三种情况: 上部断裂往往呈高频多次同相反射, 反射波幅值较高, 衰减较慢; 中部断裂反映为多次同相反射,缺陷的反射波幅值较低; 深部断裂波形反映下, 类似摩擦桩桩底反射, 但计算的波速明显高于正常桩的波速, 如图 5 所示。 图 5 断裂桩波形图 图 5:该桩直径 700mm、长 54.9m、C25。由于地下室
10、开挖, 造成部分桩断裂, 桩头倾斜。经测试, 曲线呈等距多次同相反射。开挖后发现在1.6m 处断裂。 图 6 断裂桩波形图 图 6: 该桩为直径 377mm、桩长 16m 的沉管桩。设计混凝土强度等级为 C20, 钢筋笼长度 4.5m, 承载力 450kN。经测试在 1.4m 处有强的同相多次反射, 衰减慢, 无桩底反射, 判为 2.8m 处断。开挖检查发现 2.85m 处断裂。属机械开挖时受损。 （5）脱焊虚焊等不良焊接桩 预制桩和管桩的焊接缺陷及成桩时受损造成的焊接问题, 表现为有同相反射, 严重时难以见到下部位较大的缺陷或桩底反射。 （6） 桩头疏松 桩头疏松或强度偏低的桩, 测试结果无
11、法反映桩的完整性, 曲线反应为入射波波峰较低、脉冲较缓, 而且后续波形呈低频, 此类现象均属桩头强度偏低。 5 现场测试方法 (1)把混凝土桩顶灌浆部分凿去凿平，使桩顶出露新鲜表面，为减少杂波干扰，此表面必须平整干净，出露的钢筋不应有较大晃动； (2)传感器应稳固地粘放在桩顶上，并进行敲击测试； (3)每根桩测试曲线如出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试； 6 结语 由上面概述可知，利用低应变桩基检测方法可有效的测试锚杆锚固的质量体系，相比于以前所用方法，此办法更为简单可行，是现今主要的测试方法 参考资料： 1 许峻,王刚,兰太超,等.低应变桩基检测方法在检测锚杆锚固质量中的应用J.地球物理学进展，2010(8):1460-1467 2 何强.锚杆锚固质量无损检测技术研究与应用J.实用科技，2011(4):169.
