桩基高应变完整性检测
引言
基础工程是建筑工程的主要组成部分,地基质量直接关系到整个建筑物的机构安全,直接关系到人民生命财产安全。桩基础是主要的基础形式之一,随着高层建筑的层高增加,结构体型复杂、层数相差悬殊的建筑以及地下空间的开发利用越来越广泛,桩基础是许多高层建筑的首选或必选基础形式。而桩基础单桩承载力的测试是保证桩基隐蔽工程的重要保证之一。而高应变检测结合了低应变检测和静载荷实验的功能,既能检测桩基的完整性,又能检测桩基的承载力,高应变检测方法填充了静载荷实验的缺点。
技术原理
高应变检测的目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性,并对桩基的质量进行评价。其基本原理是:用重锤冲击桩顶,使桩—土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端承载力,通过安装在桩顶以下转身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号,应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线,从而判断桩的承载力和评价桩身质量完整性。
由于应力波在其沿着桩身的传播过程中将产生十分复杂的透射和反射,因此,将桩身内运动的各种应力波划分为上行波和下行波。由于下行波的行进方向和规定的正向运动方向一致,在下行波的作用下,正的作用力(压力)将产生正向的运动,而负的作用力(拉力)将产生负向的运动。上行波则正好相反,上行的压力波将使桩产生负向的运动,而上行波的拉力则产生正向的运动。
由于锤击所产生的压力波向下传播,在有桩侧摩阻力或桩截面突然增大处会产生一个压力回波,这一压力回波回到桩顶,将使桩顶处的力增加,速度减少。同时,下行的压力波在桩截面突然减少处或有负摩阻力处,将产生一个拉力回波,将使桩顶处的力减小,速度增加。通过这一基本概念就可在实测的力波曲线和速度曲线中根据二者变化关系来判断桩身的各种情况。
布置方案
图1高应变动力测桩示意图
检测的工作面要求:
(1)为确保试验时吹激力的正常传递和提高工作效率,应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土,对灌注桩、桩头严重破损的混凝土预制桩和桩头已出现屈服变形的钢桩,试验前应对桩头进行修复或加固处理。
(2)桩头顶面应水平、平整,桩头中轴线与桩身轴线应重合,桩头截面积应与原桩身截面积相同,桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层下,各主筋应在同一高度上。
(3)桩头应高出桩周土2-3倍桩径,桩周1.2m以内应平整夯实。
(4)传感器必须对称安装在桩顶以下桩身两侧,对测试信号平均时方可消除锤击偏心的影响。安装的传感器与桩顶的距离一般不小于2D,对大直径桩不得小于1D,以避开桩顶附近复杂应力关系影响。
(5)力传感器中心与加速度器中心应位于同一水平线上,两者间的距离不应大于80mm。安装好的传感器中心轴应与桩中心轴保持平行。
工程案例
勘察内容:某建筑场地的桩基检测
装置说明:高应变检测设备
勘查结果:打桩时,应力波沿桩身传播,遇桩身有缺陷时,反射为拉力波。上行拉力波到了测点,使速度波上升,力波下降。图2中(a)波形表明桩身无缺陷;(b)、(c)波形的2L/c 以前速度波位于力波的上面,表明桩身有严重缺陷,该缺陷可能是桩身产生裂缝。而且,裂缝随锤击数的增加而加大。
图2 桩打入过程实测波形图
基桩动力检测高应变检测技术基本原理 一、若干基本概念 高应变动力试桩的基本理论是一维波动方程,为方便分析,将桩看作一根截面积,材料均相同的“无限长弹性杆”。设杆的单位体积的质量为р,杆长为l ,截面积为A ,材料弹性模为E 。在外加轴向力的作用下,杆的纵向振动位移ц(x 、t )是纵向坐标和时间两个变量的函数。 (一) 一维波动方程 经过力学与数学的推导,可将上过杆的纵向振动用二阶编微分方程来描述: 整理得杆纵向振的微分方程为 222221t u C x u ??=?? (4-1) 考虑桩周土作用的完整桩纵向振动(或波动)方程 2222x u AE ku t u c t u A ??=+??+??ρ (4-2) (二) 纵波波速C 上式中的C 为杆的纵向振动波沿杆的传播速度,可以理解为应力波在桩身中的传播速度,即桩基测试界道常所说的波速,它的单位为m/s ,混凝土桩的正常波速约3000—4000m/s
之间 (三) 质点运动速度V 传递波动的物质称为介质,介质的运动随时间的变化称为振动;整个介质随空间、时间的运动变化情况,则称为波动。在应力波作用下,桩身产生运动。其质点的振动速度V 取决于应力的大小和介质的特性。 c c E dt dt c E V ?=?=??==ρσσσ)/(时间位移 (4-3) (四) 桩的阻抗Z 由一维波动理论可知,桩阻抗是其横截面积、材料密度和弹性模量的函数。 CA C EA V F Z ρ====/)()(质点速度锤击力响应作用 (4-4) 也可表达为F=ZV Z 为桩的阻抗(单位为N ·S /m ) E 为桩的弹性摸量(单位为N /m 2) A 为桩的横截面积(单位为m 2) ρ为桩的质量密度(单位为Kg /m 3) (五) 应力波的反射与透射
桩基高应变完整性检测 引言 基础工程是建筑工程的主要组成部分,地基质量直接关系到整个建筑物的机构安全,直接关系到人民生命财产安全。桩基础是主要的基础形式之一,随着高层建筑的层高增加,结构体型复杂、层数相差悬殊的建筑以及地下空间的开发利用越来越广泛,桩基础是许多高层建筑的首选或必选基础形式。而桩基础单桩承载力的测试是保证桩基隐蔽工程的重要保证之一。而高应变检测结合了低应变检测和静载荷实验的功能,既能检测桩基的完整性,又能检测桩基的承载力,高应变检测方法填充了静载荷实验的缺点。 技术原理 高应变检测的目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性,并对桩基的质量进行评价。其基本原理是:用重锤冲击桩顶,使桩—土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端承载力,通过安装在桩顶以下转身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号,应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线,从而判断桩的承载力和评价桩身质量完
整性。 由于应力波在其沿着桩身的传播过程中将产生十分复杂的透射和反射,因此,将桩身内运动的各种应力波划分为上行波和下行波。由于下行波的行进方向和规定的正向运动方向一致,在下行波的作用下,正的作用力(压力)将产生正向的运动,而负的作用力(拉力)将产生负向的运动。上行波则正好相反,上行的压力波将使桩产生负向的运动,而上行波的拉力则产生正向的运动。 由于锤击所产生的压力波向下传播,在有桩侧摩阻力或桩截面突然增大处会产生一个压力回波,这一压力回波回到桩顶,将使桩顶处的力增加,速度减少。同时,下行的压力波在桩截面突然减少处或有负摩阻力处,将产生一个拉力回波,将使桩顶处的力减小,速度增加。通过这一基本概念就可在实测的力波曲线和速度曲线中根据二者变化关系来判断桩身的各种情况。 布置方案 图1 高应变动力测桩示意图 检测的工作面要求: (1)为确保试验时吹激力的正常传递和提高工作效率,应先凿掉桩顶部的破碎层和软
低应变反射波法 目前国内外普遍采用瞬态冲击方式,实测桩顶加速度或速度响应时域曲线。籍一维波动理论分析来判定基桩得桩身完整性,这种方法称之为反射波法(或瞬态时域分析法)。 传感器得安装方法: 实心桩得激振点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; 空心桩得激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上,且与桩中心连 线形成得夹角宜为90 度,激振点与测量传感器安装位置宜为桩壁厚得1/2 处。
传感器藕合: 把藕合剂抹在传感器底部,再把传感器放入桩顶部,松手后传感器不会移动与侧斜为佳。传感器安装地点,一点要平整。不然会影响采集效果,藕合可以用牙膏,黄油,口香糖,但不可用泥巴。 敲击: 敲击以力棒自由落体来敲击桩头,力棒落到桩头反弹后,立马抓住力棒。落距为5cm—15cm 为佳。视桩得长度而定,桩稍长可稍加大落距。长桩用得锤头最好为橡胶头,短桩用铝合金头。 波形分析完整桩:入射波与反 射波同相
也有桩底反射与初始入射波先反相再同相得扩底桩 下图为,某小区得住宅楼,长7、2 米人工挖孔桩,设计砼强度为C25。V=3675,经检测桩底反射明显,底部扩底属完整桩 缩径桩:在时程曲线上反映比较规则,缩径部位与缺陷呈先同相再反相,或仅现其同相反射信号,视严重程度,可能有多次反射,此类缺陷 桩一般可见桩底信号
离析:由于离析部位得混凝土松散,对应力波能量吸收较大,形成缺 陷波不规则,后续信号杂乱,而且频率较低,波速偏小,通常很难瞧到 桩底反射。 断桩:测试曲线呈等距多次同相反射。上部断裂往往趾呈高频多次同 时反射,反射幅值较高,衰减较慢,中部断裂反映为多次同相反射, 缺 陷得反射波幅值较低,而深部断裂波形反映下,类就是摩擦桩桩底反射,但算得得波速明显高于正常桩得波速。
桩基大小应变检测 小应变检测也称为低应变动力检测,它是相对对大应变动力检测而言的。 大应变检测是用重锤冲击桩顶,实测桩顶部的速度和力时程曲线,通过波动理论分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法,可用于断桩检测,为建筑业构造物下部结构桩基类质量检测术语 一是试验可以得出的参考数据不同:大应变(也叫高应变)可以测出工程桩的桩身完整性和承载力,而小应变(也叫低应变)只能测桩身完整性。 二是试验的方法不同。大应变试桩的基本原理:用重锤冲击壮顶,使桩-土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端支承力,通过安装在桩顶以下桩身两侧的加速度传感器和安装在重锤上的加速度传感器接收桩和锤的应力波信号,应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线,从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。而小应变测桩身结构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。 三是检测数量不同。一般低应变检测要检测全部工程桩,高应变检测的范围是全部工程量的10%随机抽检。
四是概念不同。低应变法(Low strain integrity testing)采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩身完整性进行判定的检测方法。高应变法(High strain dynamic testing )用重锤冲击桩顶,实测桩顶部的速度和力时程曲线,通过波动理论分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。 通过小编的总结,相信桩基大小应变两者之前的区别都有一定的了解,希望可以帮助相关人士。
高应变低应变桩基检测 一、定义 根据建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003 第2.1.6条,低应变:采用低能量瞬态或稳态激励方式在桩顶激励,实测桩顶速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩身完整性进行判断的检测方法。 第2.1.7条,高应变:用重锤冲击桩顶,实测桩顶部的速度和力时程曲线,通过波动理论分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。 高大钊版的《土力学与地基基础》关于大小应变的定义 大应变:指激励能量足以使桩土之间发生相对位移,使桩产生永久贯入度的动测法 小应变:指在激励能量较小,只能激发桩土体系(甚至只有局部)的某种弹性变形,而不能使桩土之间产生相对位移的动测法。 桩达到极限承载力时,即为桩周土达到塑性破坏。唯有大应变才能使桩产生一定的塑性沉降(贯入度),所测的土阻力才是土的极限阻力;小应变只能测得桩土体系的某些弹性特征值,而土的弹性变形与其强度之间并没有确定的关系。因此从理论上讲,小应变不能提供确切的单桩极限承载力,只能用于检验桩身质量。 二、何种桩需要检测 建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003第3.3.3条,单桩承载力和桩身完
整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定: 1 施工质量有疑问的桩; 2 设计方认为重要的桩; 3 局部地质条件出现异常的桩; 4 施工工艺不同的桩; 5 承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩; 6 除上述规定外,同类型桩宜均匀随机分布。 解释:对于基桩的检测包括单桩承载力及桩身完整性两个部分,这两个部分要求检测的数量不同。 三、低应变与高应变适用范围 低应变:适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。低应变法的理论基础以一维线弹性杆件模型为依据。因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5,设计桩身截面宜基本规则。另外,一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立,所以,对薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩,本方法不适用。本方法对桩身缺陷程度只做定性判定,尽管利用实测曲线拟合法分析能给出定量的结果,但由于桩的尺寸效应、测试系统的幅频相频响应、高频波的弥散、滤波等造成的实测波形畸变,以及桩侧土阻尼、土阻力和桩身阻尼的耦合影响,曲线拟合法还不能达到精确定量的程度。对于桩身不同类型的缺陷,低应变测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信息,缺陷性质往往较难区分。
宁波-舟山港穿山疏港高速衔接段白中线跨线大桥工程 基 桩 高 应 变 检 测 方 案 中交三航局宁波分公司 宁波-舟山港穿山疏港高速衔接段白中线跨线大桥工程项目部 2012年8月
目录 一、工程概况 (1) 二、方案编制依据 (1) 三、试验目的、部位和数量 (1) 四、试验区地质概况 (2) 五、检测桩接桩施工方法及试验休止时间要求 (2) 六、高应变动测法试验方法 (2) 七、检测仪器与设备 (4) 八、检测结果的分析和判断 (5) 九、试验进度及成果提交 (6) 十、试验配合要求 (6) 十一、安全措施 (6) 十二、增加工程量 (7)
宁波-舟山港穿山疏港高速衔接段白中线跨线大桥工程 基桩高应变动测试验技术方案 一、工程概况 宁波-舟山港穿山疏港高速衔接段白中线跨线大桥工程位于宁波市北仑区穿山半岛厚墩村边的白中线上公路上。桥全长486.02m,桥轴线与主线的交角为110度。本桥上部全桥共4联:3x20+5x30+5x30+4x30m;上部结构第一联采用普通钢筋混凝土连续箱梁,其余联采用装配式预应力混凝土连续箱梁,先简支后连续;下部结构采用柱式墩,墩台采用桩基础及扩大基础。 全桥共设置钻孔灌注桩20根,其中桥台基桩2根,桥墩基桩18根,桩采用直径为φ1500和φ1600mm。桩基均采用嵌岩桩,单桩设计承载力为5000KN。委托宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司对该工程的桩基进行高应变动测试验,根据检测中心制定的试验检测方案,我项目部配合进行检测前的相关准备工作,具体内容如下。 二、方案编制依据 1、:交通部《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/TF81-01-2004); 2、由设计单位“中交远洲交通科技集团有限公司”提出的基桩检测要求。 三、试验目的、部位和数量 1、试验目的 本工程钻孔灌注桩的高应变检测目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性,并对基桩的质量进行评价。 2、试验部位、数量 根据规范规定及设计要求,经业主、监理现场确认后,确定本次钻孔灌注桩的高应变检测数量为5根,具体桩位见下表:
基桩高应变检测技术 第1题 设有一根直径为50mm的混凝土杆,混凝土的标号为C25,其抗拉强度为抗压强度的1/6,将该杆自由放置在地面上,用一手锤锤击杆的一端,最大锤击力为10kN,请问该杆可能会发生什么情况? A.杆的锤击端先被压坏 B.杆的另一端先被拉坏 C.杆不会发生破坏 D.杆的另一端先被压坏 答案:B 第2题 高应变测桩时,常用桩身完整性系数β值判别桩身质量,这里β的物理意义是 A.传感器安装截面与被测截面的面积比 B.上部完整截面与被测截面阻抗比 C.被测截面与上部完整截面的阻抗比 D.传感器安装截面与被测截面的阻抗比 答案:C 第3题 高应变测桩时得出一组力-时间曲线和一组速度-时间曲线,这里的速度是指 A.应力波在桩内的传播速度 B.桩底处质点运动速度 C.传感器安装截面处的质点运动速度 D.桩顶面处的质点运动速度 答案:C 第4题 下面关于高应变动力试桩的陈述正确的是 A.上行压缩波一定是土阻力波 B.桩底反射波一定是上行拉伸波 C.土阻力波传至桩顶附近会使传感器安装截面受力增大速度减小 D.土阻力波传至桩顶附近会使传感器安装截面受力减小速度增大 答案:C 第5题 下面关于Case法几种子方法的陈述正确的是 A.RAU法将桩端运动速度为零时的总阻力作为桩的检测承载力 B.RUN法由于扣除了桩中上部的侧阻力使计算结果偏于保守 C.RMN法适用于上升沿tr短,Quake值较大的桩 D.RMX法适用于Quake值较小、土阻力滞后发挥的桩 答案:A 第6题 有一根预制砼桩,采用锤击法施工,桩尖需穿透一密实砂层进入软粘土层,在穿透的一瞬间桩身会出现 A.较大的拉应力 1
1 桩基完整性(低应变试验) 1.1一般规定: (1)低应变反射波法适用围为:混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩及CFG 桩。 (2)对桩身截面多变且变化幅度较大灌注桩,应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。 (3)受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%,且不应低于15MPa 。 1.2检测原理: 低应变法目前国普遍采用低应变反射波法,为狭义低应变法,其通过采用瞬态冲击的方式(瞬态激振),实测桩顶加速度或速度响应曲线,以一维线弹性杆件模型为依据,采用一维波动理论分析判定基桩的桩身完整性。因此基桩必须符合一维波动理论要求,满足平截面假定和一维线弹性杆件模型要求,一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态激励有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比大于5。 1.3检测方法及工艺要求 (1)检测前的准备工作 a 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70%,或期龄不少于14天时方可报检。 b 施工单位填写报检表,经监理工程师签字确认后,至少提前2天提交给现场检测人员。 c 施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数和资料。 d 检测前,施工单位做好以下准备工作: ①剔除桩头,使桩顶标高为设计的桩顶标高。 ②要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同。 ③灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损部分,并露出坚硬的混凝土表面。 ④桩顶表面平整干净且无积水。 ⑤实心桩的第三方位置打磨出直径约10cm 的平面,平面保证水平,不要带斜坡;在距桩第三方2/3半径处,对称布置打磨2~4处(具体见图1),直径约为6cm 的平面,打磨面应平顺光洁密实图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图 0.8m 基桩高应变检测方案 南京东南建筑结构技术研究所 年月日 目录 一、工程概况 (1) 二、方案编制依据 (1) 三、试验目的、数量 (1) 四、地质概况 (1) 五、检测工作面要求................................... 错误!未定义书签。 六、高应变动测法试验方法 (2) 七、检测仪器与设备 (3) 八、检测结果的分析和判断 (3) 九、试验进度及成果提交 (5) 十、试验配合要求 (6) 十一、安全措施 (6) *** 基桩高应变动测试验技术方案 一、工程概况 二、方案编制依据 本次实验依据中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014) 三、试验目的、数量 1、试验目的 本工程高应变检测目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性,并对基桩的质量进行评价。 2、试验数量 根据规范规定及设计要求,经业主、监理现场确认后,确定本次高应变检测数量为根,具体桩位见下表: 四、地质概况 根据提供的地质报告,该场地地层土分布如下: ①1层: ①2层: ②层: ③层: ④层: ⑤层: 五、检测的工作面要求 1)为确保试验时锤击力的正常传递和提高工作效率,应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土,对灌注桩、桩头严重破损的混凝土预制桩和桩头已出现屈服变形的钢桩,试验前应对桩头进行修复或加固处理; 2) 桩头顶面应水平、平整,桩头中轴线与桩身中轴线应重合,桩头截面积应与原桩身截面积相同,桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,各主筋应在同一高度上。 3) 距桩顶上1倍桩径范围内,宜用3~5mm钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设箍筋,间距不宜大于150mm。桩顶应设置钢筋网片2~3层,间距60~100mm,桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级,且不得低于C30; 4)桩头应高出桩周土2~3倍桩径,桩周1.2m以内应平整夯实; 5)从成桩到开始试验的休止时间:在桩身强度达到设计要求的前提下,一般对于砂类土不应少于7d;粉土不应少于10d;非饱和粘性土不应少于15d;饱和粘性土,不应少于25d,预制桩承载力的时间效应可通过复打试验确定。对于泥浆护壁灌注桩,宜适当延长休止时间。 六、高应变动测法试验方法 确认桩位后,接桩至桩顶高度满足安装传感器的要求。 1、检测前的桩头处理应符合下列规定: ①桩顶面应平整,桩头高度应满足安装锤击装置和传感器的要求,锤重心应与桩顶对中。 ②加固处理桩头时应满足下列要求: 新接桩头顶面应平整且垂直于被检桩轴线,侧面应平直,截面积应与原桩顶钢护筒相同,所用混凝土强度应高于不低于C30。被检桩主筋应全部接至新接桩头内,并设置间距不大于150mm的箍筋及上下间距不应大于120mm的2~3层钢筋网片。 (3)检测时在桩顶面应铺设锤垫。锤垫宜由10~30mm厚的模板或胶合板等匀质材料制作,垫面略大于桩顶面积。 (4)传感器的安装应符合下列规定: 桩基低应变及高应变检测 一、定义 根据建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003 第2.1.6条,低应变:采用低能量瞬态或稳态激励方式在桩顶激励,实测桩顶速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩身完整性进行判断的检测方法。 第2.1.7条,高应变:用重锤冲击桩顶,实测桩顶部的速度和力时程曲线,通过波动理论分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。 二、何种桩需要检测 建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003第3.3.3条,单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定: 1 施工质量有疑问的桩; 2 设计方认为重要的桩; 3 局部地质条件出现异常的桩; 4 施工工艺不同的桩; 5 承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩; 6 除上述规定外,同类型桩宜均匀随机分布。 解释:对于基桩的检测包括单桩承载力及桩身完整性两个部分,这两个部分要求检测的数量不同。 三、低应变与高应变适用范围 低应变:适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。低应变法的理论基础以一维线弹性杆件模型为依据。因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5,设计桩身截面宜基本规则。另外,一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立,所以,对薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩,本方法不适用。本方法对桩身缺陷程度只做定性判定,尽管利用实测曲线拟合法分析能给出定量的结果,但由于桩的尺寸效应、测试系统的幅频相频响应、高频波的弥散、滤波等造成的实测波形畸变,以及桩侧土阻尼、土阻力和桩身阻尼的耦合影响,曲线拟合法还不能达到精确定量的程度。对于桩身不同类型的缺陷,低应变测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信息,缺陷性质往往较难区分。例如,混凝土灌注桩出现的缩颈与局部松散、夹泥、空洞等,只凭测试信号就很难区分。因此,对缺陷类型进行判定,应结合地质、施工情况综合分析,或采取钻芯、声波透射等其他方法。 高应变:适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性;监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比,为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。高应变法的主要功能是判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。这里所说的承载力是指在桩身强度满足桩身结构承载力的前提下,得到的桩周岩土对桩的抗力(静阻力)。所以要得到极限承载力,应使桩侧和桩端岩土阻力充分发挥,否则不能得到承载力的极限值,只能得到承载力检测值。与低应变法检测的快捷、廉价相比,高应变法检测桩身完整性虽然是附带性的,但由于其激励能量和检测有效深度大的优点,特别在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时,能够在查明这些“缺陷”是否影响竖向抗压承载力的基础上,合理判定缺陷程度。当然,带有普查性的完整性检测,采用低应变法更为恰当。高应变检测技术是从打入式预制桩发展起来的,试打桩和打桩监控属于其特有的功能,是静载试验无法做到的。 基础桩完整性反射波法 检测报告 工程名称:888项目四期**#楼 委托单位:****建筑安装有限责任公司 检验类别:专项检测 检测项目:建筑桩基检测 报告编号:201***** 检测日期:201*年0*月0*日 报告页数:共12页(不含此页) *****工程质量检测有限责任公司 201*年0*月0*日 目录 一、检测人员及联系方式 二、工程概况表 三、委托容及试验目的 四、检测依据 五、检测方法及仪器设备 六、检测桩选择及成桩情况说明 七、工程地质概况 八、检测结果及分析 九、检测结论 十、附件 声明: 1、本报告无检测单位报告章无效; 2、本报告无主检人、审核人、批准人签字无效; 3、本报告涂改无效; 4、本报告复制件无原检测单位报告章无效; 5、对本报告检验结果若有异议,应在报告收到之日起十五日向本检测 单位书面提请复议,逾期不予受理。 一、检测人员及联系方式 单位地址:******* 邮政编码:******** 联系人:********* 联系:1********* 二、工程概况 三、委托容及试验目的 受*******建筑安装有限责任公司委托,*******建设工程质量检测有限责任公司于201*年0*月0*日对********项目四期**#楼工程的基桩进行桩身完整性检测,目的是确定桩身完整性类别,根据国家及省的有关规定,经委托单位与有关单位研究协商,确定本次试验检测38根桩。 四、检测依据 1、国家标准《建筑基桩检测技术规》(JGJ/106-2003) 2、本次检测设计有关要求 五、检测方法及仪器设备 1、本次检测采用的检测方法:反射波法。 2、仪器设备: 采用岩海工程技术开发公司制造的RS—1616Kp型桩基动测分析系统,传感器为一支灵敏度为(100mV/g)的加速度计,用手锤敲击激振,采样频率为20KHz. 3、单桩的激振方式:锤击;位置:桩头中心部位; 点数:不少于2点 六、检测桩选择及成桩情况说明: 1、被测桩选择由建设单位、监理单位、施工单位及检 测单位共同决定。 2、根据委托单位提供的设计及施工资料,该工程基 桩基低应变动力检测 摘要:本文以树人学校为例,阐述了低应变检测桩基的理论和方法,希望为相关人员提供参考。 关键词:动力检测低应变声波完整性 一、工程概况 南京师范大学附属中学树人学校项目位于南京市下关区扬子江大道东北侧,西侧毗邻长江,东与迎江园小区相望(7层住宅楼,砖混结构),北侧为建筑空地。本地块为造船长遗址,用地面积为4140.96m2(扣除河道保护线及防洪通道),总建筑面积为73926.2m2,其中地上总建筑面积为59467.7 m2,地下总建筑面积为14458.6m2。。本项目集教学、住宿、娱乐与一体综合性校区,南京师范大学附属中学树人学校俯瞰图该项目工程重要性等级为二级,场地复杂程度为二级,地基复杂程度为二级,岩土工程勘察等级为乙级。田径场部分与信息办公综合楼若结构体系相连,则该部位地基基础设计等级为甲级;否则与其余建筑群保持一致,地基基础设计等级为乙级;各建筑群抗震设防类别为乙类。本工程基础采用钻孔灌注桩,工程桩直径为0.8米,桩长一进入地下岩层50公分为准,因此均在59-70米之间。 二、低应变概述 桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力(动荷载),动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩-土系统在动态力的作用下产生动态响应,采用不同功能的传感器在桩顶测量动态响应信号(如位移、速度、加速度信号),通过对信号的时域分析、频域分析或传递函数分析,判断桩身结构完整性,推断单桩承载力。 根据作用在桩顶上的动荷载能量能否使桩土之间发生一定弹性位移或塑性位移,把动力测桩分为低应变、高应变两种方法。低应变法作用在桩顶上的动荷载远小于桩的使用荷载,能量小,只能使桩土产生弹性变形,一般情况下只产生10的负五次方动应变。 随着动测技术在工程中的应用,积累了大量的实测资料。许多国家已把桩动测技术列入了有关规范,我国《建筑基桩检测技术规范》总结了前些年桩基检测的一些经验,代表了当前桩基动测的新观点。将反射法、机械阻抗法(包括瞬态机械阻抗法和稳态机械阻抗法)合并,统称为低应变法。指出低应变法适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定装身缺陷的程度及位置。未再对校核桩长以及估计桩身混凝土强度做出规定,不再提低应变法检测单桩承载力。 三、试验方法 (一)、仪器设备: 国内主要有:RS系列桩基动测仪,ZK系列桩基动测仪,RSM系列桩基动测仪,PDAS系列桩基动态检测系统。 国外:PIT桩身完整性测试仪,TNO基础桩诊断系统。 (二)、低应变法分类: 1、按激振方式分类: (1)、瞬态法:对桩顶面施以轴向瞬时冲击力或施以冲量激起桩的振动,这种振动属冲击或瞬态振动。瞬态法是瞬态非周期振动,特点是能量突然释放,持续时间短。一般能量传递时间比桩自振周期要短,而响应持续时间数倍于桩振动周期。 目前的低应变动测法大都属于瞬态法。反射波法使用手锤或力棒激振;瞬态 基桩低应变法检测报告 批准:审核:校核:主检: 一、工程概况: 该工程位于********,由*****单位承建。该工程桩基础全部为钻孔灌注桩,共计8根,设计桩径为500mm,于※※年※※月※※日浇注。混凝土的设计强度等级为C30。受中铁第十一工程局的委托,对该工程基础桩的桩身完整性进行了检测,受检桩编号为1、8、17、12、20、10、16、13,共8根。 二、地质情况 拟建场地土层情况自上而下为: (1)杂填土:稍湿,松散,层厚1.10~4.6m。(2)淤泥:饱和,流塑,厚度1.30~4.2m。(3)残积砂质粘性土:湿,可塑~坚硬,层厚2.20~8.60m。(3)-1强风化花岗岩:为花岗岩风化残留球状风化体,呈散体状、碎块状,厚度3.80~7.00m。(4)全风化花岗岩:中粗粒结构,散体状构造,厚度3.00~18.80m。(5)-1强风化花岗岩:中粗粒结构,散体状构造,最大揭露厚度1.50~23.20m。(5)-2强风化花岗岩:中粗粒结构,碎块状构造,最大揭露厚度0.50~15.20m。(6)中风化花岗岩:中粗粒结构,块状构造,原岩结构清晰,裂隙不发育,最大揭露厚度9.20 m。 三、反射波测桩的基本原理 反射波法适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。 反射波法测桩的示意图如上图所示,其基本原理为:用锤激励桩头,所产生的应力波将沿着桩身向下传播,在传播过程中,如遇到波阻抗界面,将产生声波的反射和透射。应 力波反射和透射能量的大小取决于两种介质波阻抗的大小。由波动理论可知,当应力波遇到断裂、离析、缩颈及扩底时,由于波阻抗变小,反射波与入射波初动相位同相;当应力波遇到扩颈、扩底时,波阻抗变大,反射波与入射波的初动相位反相。结合振幅大小、波速高低、反射波到达时间等可对桩的完整性、缺陷程度、位置等作出综合判断。 桩身长度根据下列公式计算: L= 2T V p 式中,L为桩身长度,Vp为应力波传播速度,T为桩底反射波到达时间。 四、资料分析与结果 本次共对2根桩进行了低应变法检测。其结果详见附表,各试桩的实测信号曲线见附图。 桩身完整性分类为: (1)Ⅰ类桩(完好桩):桩身连续性好,桩身规则,混凝土结构密实,桩体无缺陷存在,在时域波形上表现为曲线规整、圆滑、无异常信号迭加。 (2)Ⅱ类桩(一般桩):相对完好桩而言,桩身规则性略有差异,反映在时域波形上则有轻微异常信号迭加,波形不甚圆滑,说明桩身局部存在轻微的离析、缩颈、扩颈等缺陷,但整体尚好。 (3)Ⅲ类桩(缺陷桩):反映在时域曲线上畸变较大,桩底反射信号不清楚,难以辩认。说明桩身存在局部缩颈、夹泥、离析等缺陷。这类桩对单桩承载力有一定的影响,需要做进一步的处理。 (4)Ⅳ类桩(严重缺陷桩):反映在时域曲线上严重畸变,无桩底反射信号,桩间反射信号较强,桩身存在严重缩颈、离析、夹泥、断裂等缺陷。 基桩检测成果报告表 1 总则 为了确保基桩检测工作质量,统一基桩检测方法,为设计和施工验收提供可靠依据,使基桩质量检测工作符合安全适用、技术先进、数据准确、正确评价的要求,制定本规范。 本规范适用于建筑工程基桩的承载力和桩身完整性的检测与评价。 基桩检测方法应根据各种检测方法的特点和适用范围,考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。基桩检测结果应结合上述因素进行分析判定。 建筑工程基桩的质量检测除应执行本规范外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。 2 术语、符号 术语 基桩 foundation pile 桩基础中的单桩。 桩身完整性 pi1e integrity 反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标。 桩身缺陷 pile defects 使桩身完整性恶化,在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。 静载试验static loading test 在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力,观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移,以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。 钻芯法 core drilling method 用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性,判定桩端岩土性状的方法。 低应变法 low strain integriiy testing 采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩身完整性进行判定的检测方法。 高应变法high strain dynamic testing 用重锤冲击桩顶,实测桩顶部的速度和力时程曲线,通过波动理论分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。 声波透射法 crosshole sonic logging 在预埋声测管之间发射并接收声波,通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化,对桩身完整性进行检测的方法。 符号 抗力和材料性能 c ——桩身一维纵向应力波传播速度(简称桩身波速); E ——桩身材料弹性模量; cu f ——混凝土芯样试件抗压强度; m ——地基土水平抗力系数的比例系数; u Q ——单桩竖向抗压极限承载力; a R ——单桩竖向抗压承载力特征值; c R ——由凯司法判定的单桩竖向抗压承载力; x R ——缺陷以上部位土阻力的估计值; | ——桩身混凝土声速; 基桩低应变检测方案 工程名称: 联系人员及电话: 编制: 批准: 宁波蓝海工程检测有限公司 邮编:315016 电话:5 地址:宁波望春工业园春华路885号2号楼 2016年月日 一.工程概况 1.工程名称: 2.工程地点: 3.建设单位: 4.委托单位: 5.勘察单位: 6.监理单位: 7.施工单位: 8.设计单位: 设计参数:桩型/桩径/桩长/砼强度:/ / / 总桩数/检测桩数:/ 结构形式/层数: 9.试验标准:《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003) 10.试验内容:低应变动力检测确定桩身结构完整性 二.抽样方式及检测数量 1.抽样方式:□建设(监理)□设计□质监部门□委托方 2.抽检数量及桩号:详见选桩表 三.基桩检测主要设备 四.检测原理、方法 1、检测原理 采用反射波法检测桩身完整性。该法以一维波动理论为基础,应用应力波特征法来检验桩身质量。用力锤对桩作瞬态激振,以产生脉冲应力波,应力波沿桩身往下传播,到达桩底后发生反射,再向上传播返回桩顶。当桩身存在缺陷时,波阻抗变化也会使应力波产生反射,该反射波传播至桩顶由传感器接收, 性质、程度不同的缺陷引起反射波在振幅、相位与频率上不同程度的改变,当阻抗减少时,此反射波为负;当阻抗增加时,此反射波为正;阻抗变化大,反射波就大。根据这种变化的波形,结合工程地质和施工等有关资料,可以判断缺陷的性质、程度与位置。 2、检测方法 用力锤击桩顶部,产生脉冲应力波,并由设置在桩顶的加速度(或速度)传感器接收信号,信号经电荷放大器放大后送基桩分析系统处理。 3、试桩等级说明: ⑴桩身结构质量分类代号: Ⅰ类桩:波形规则衰减,无缺陷反射波存在,桩底清晰,波速正常,桩身完好。 Ⅱ类桩:波形规则衰减,存在轻度缺陷反射波,桩身有小缺陷,桩底可分辨,波速正常。可以作为工程桩使用。 Ⅲ类桩:波形存在严重的缺陷反射波,桩底反射不易识别,波速偏低,砼质量较差。作为工程桩使用需采取处理措施。 Ⅳ类桩:波形存在严重的缺陷反射波,且多次重复反射,波无法向下传播,无桩底反射。 ⑵检测结果中缺陷的距离是指检测面到缺陷的距离。 五.试桩的桩头处理 1、试桩桩顶不能有积水,宜保持干燥; 2、试桩桩顶应完整、无破损;如有破损,则将破损处破除至好的混凝土面。 六.现场检测用电 1、动测一般有自备电源。如检测桩数较多时,仪器电池不够用,在场地50m范围内应有(220V)电源; 2、场地应避免有强烈震动。 注:以上二条需建设方积极协调配合 七.被检测桩的龄期 受检测桩的混凝土龄期至少达到设计强度的70%,且不小于15Mpa。 八.扩大检测要求 五、问答题 I. 可以采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测的范围是哪些?抽检数量如何确定? 2?当采用高应变法对单桩承载力验收检测时对被检桩有哪些要求? 3 .高应变检测时出现哪些情况应采用静载法进一步验证? 4 .高应变动力试桩应如何选择锤重和落高?对传感器的安装有什么要求?为什么? 5 .基桩高应变动力检测的锤击设备应符合哪些规定? 6. 高应变测试重锤的选择要点有哪些? 7 ?“重锤低击”有哪些好处?“轻锤高击”为什么不利于拟合分析? 8对灌注桩进行高应变检测,对桩头的处理有什么要求? 9?采用高应变法进行试打桩与打桩监控时,传感器的安装应 符合哪些规定? 10 ,〈〈建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106 一2003 )规定:高应变法传感器宜安装在距桩顶不小于(1)的桩侧表面处(D为试桩的直径或边宽)。为什么传感器的安装点与桩顶之间应有足够的距离? II. 如何判定高应变检测时所采集的力和速度信号的优劣? 12 .高应变实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时,是否可以进行比例调整?为什么? 13 ?出现哪些情况时,高应变锤击信号不得作为分析计算的依据? 14 .采用CASE法判定桩承载力应符合哪些规定? 15 .简述CASE法的基本假定、局限性及优缺点。 16 . CASE法判定桩承载力时,需用到CASE阻尼系数Jc, 请叙述通过动静对比试验方法确定去值的方法,并列出有关公式。17,请写出CASE法判定的单桩承载力计算公式,说明该计算公式的适用范围。哪些情况下不适用该公式?如何进行修正?? 18 .采用实测曲线拟合法判定桩承载力,应符合哪些规定? 19 .简述波形拟合法的数学模型、基本原理和成果分析。 20 .为什么需要动静对比?动静对比成立应满足哪些条件? 21. 基桩高应变检测与低应变检测有哪些不同? 22 .高应变动力检测,预制方桩截面尺寸为6佣mm X 6佣mm,桩长为52m,为1 : 6斜桩,采用打桩锤做冲击设备。在桩顶下1. 0m处4个侧面安装传感器,传感器安装轴线与桩中心轴保持垂直,采用在受检桩附近架设基准梁安置百分表的方法实测桩的贯人度,并由加速度信号2次积分得 到的最终位移作为校核。请指出以上测试方法的不妥之处,并写出正确的测试方法。 23,上行波曲线wu(t)能反映哪些桩土特征? 24 .上行波曲线wu(t)能给出哪些桩侧阻力信息? 25 .每一次锤击都能求到一个最大的静阻力,如何判断这个静阻力是否为桩的极限承载力值? 26 .什么情况下会出现桩侧土的卸载? 27 .某钻孔灌注桩,低应变检测时发现严重缩径。施工单位委托某检测机构拟用高应变法检测单桩承载力。高应变锤击信号的分析、计算采用实测曲线拟合法。请问该方案是否可行? 28 .简述CAPWAPC的典型分析过程。 29 .举例说明什么情况下应考虑使用辐射阻尼? 30 .简要说明主要土参数单独变化时对拟合曲线的影响。 31.某高应变检测人员采用在自由落锤锤体对称安装加速度传感器直接测量冲击力的方式。自由落锤为整体铸造,高径比为2。加速度传感器对称安装在靠近自由落锤锤体0,5Hr处()r为锤体高度),桩顶上放置尺寸和质量较大的桩帽(替打)。请问: (1)与在桩头附近的桩侧表面安装应变式传感器的测力方式相 比,采用在自由落锤锤体对称安装加速度传感器直接测量冲击力的方式有哪些优点? 在上述操作中该检测人员有哪些错误之处? 对称安装在桩侧表面的加速度传感器距桩顶的距离应符合哪些规定? 32 .打桩引起的桩身破坏有哪几种形式? 33 .同一根钢筋混凝土桩,采用高应变法、低应变法检测的 波速是不一致的,为什么? 34 .图)、图(b)是同一根桩的初打、复打波形曲线,请判断哪个是初打,哪个是 复打,并说明理由。35 .某工程2根PHC管桩的高应变动力检测,单桩预估极 限承载力约30佣kN。某检测机构在高应变检测时使用2t重锤。在出具的检测报告中,将实际使用锤重约2t改为锤重 3t,而且其高应变检测结果反映,该工程单桩极限承载力只达到设计极限承载力的约50 %。后经委托其他检测单位对同 2根桩高应变检测和同2根桩的静荷载试验,单桩极限承载力符合设计要求。请问:该检测机构有哪些违规之处? 36 .下面4根桩在沉桩28d后采用2型柴油重锤进行复打测 试,试述测试时需输人的桩参数。传感器安装点在桩顶下1? Omo 问答题 1.答:对于下列4种情况应采用单桩竪向抗压静载试验进行验收检测: (1)设计等级为甲级的桩基; 地质条件复杂、桩施工质量可靠性低; 采用新桩型或新工艺; 挤土群桩施工产生挤土效应。 对于以上4种情况以外的预制桩和满足高应变适用检测范围的灌注桩,可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测。 当有相近条件下的对比验证资料时,高应变法可以作为4种 情况下单桩竖向抗压承载力验收检测的补充。 抽检数量不应少于总桩数的5 %,且不少于5根。 2被检桩应具有代表性。 对不能承受锤击的桩头应加固处理。 被检桩应满足桩顶部分的自由长度大于2倍桩径或边宽。桩 头测点处截面尺寸应与原桩身截面尺寸相同。 被检桩的休止期和混凝土龄期(或设计强度)应满足相应设计规范的规定。若验收检测工期紧,无法满足休止时间规定时,应在检测报告中注明。 3 .答:当出现下列情况时应采用静载法进一步验证: (1)桩身存在缺陷,无法判定桩的竖向承载力;桩身缺陷对水平承载力有影响; 单击贯人度大,桩底同向反射强烈且反射峰较宽,侧阻力波、端阻力波反射弱,即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不符合; 嵌岩桩桩底同向反射强烈,且在时间2L/C后无明显端阻力反 射。 4 ?答:进行高应变承载力检测时,锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1. 0 %、 1. 5%,混凝土桩的桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。采用自由落锤为锤击设备时,宜重锤低击,最大锤击落距不得大于 2. 5mo 检测时至少应对称安装冲击力和冲击响应(质点运动速度) 测量传感器各2个。传感器宜分别对称安装在距桩顶不小于(1)的桩侧表面处(D为试桩的边宽或外径);对于大直径桩,传感器与桩顶之间的距离可适当减小,但不得小于IDO安装 面处的材质和截面尺寸应与原桩身相同,传感器不得安装在截面突变处附近。 各传感器的安装面材质应均匀、密实、平整,并与桩轴线平 行,否则应采用磨光机将其磨平。 应变传感器与加速度传感器的中心应位于同一水平线上,同侧的力传感器和加速度传感器间的水平距离不宜大于80mmo安装完毕后,传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行。 安装螺栓的钻孔应与桩侧表面垂直。安装完毕后的传感器应紧贴桩身表面,锤击时传感器不得产生滑动。安装应变式传感器时应能保证锤击时的可测轴向变形余量。当连续锤击监测时,应将传感器连接电缆有效固定。 5 .答:锤击设备宜具有稳固的导向装置。打桩机械或类似的 装置(导杆式柴油锤除外)都可作为锤击设备。重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整,高径(宽)比不得小于1,并采用铸铁或铸钢制作。当采取自由落锤安装加速度传感器的方式实测锤击力时,重锤应整体铸造,且高径(宽)比应在 1. 0、1. 5范围内。 6. (1)高应变检测用重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整,高径(宽)比不得小于1,并采用铸铁或铸钢制作。当采取自由落锤安装加速度传感器的方式实测锤击力时,重锤应整体铸造,且高径(宽)比应在1? 0、1?范围内 (2)进行高应变承载力检测时,锤的重量应大干预估单桩极限承载力的1?0 %、 桩基低应变完整性检测的分析研究 发表时间:2018-06-27T09:27:20.377Z 来源:《基层建设》2018年第12期作者:陈海雄 [导读] 摘要:低应变检测作为完整性检测的普测手段,得到了广泛的应用。 中山市三乡建设工程质量检测有限公司广东中山 528463 摘要:低应变检测作为完整性检测的普测手段,得到了广泛的应用。本文介绍了低应变检测基本原理,并对低应变法检测预应力管桩存在的局限性展开了研究。 关键词:预应力管桩;实测波形;完整性 引言 预应力混凝土管桩是当前建筑工程中大量应用的基桩形式之一,是预应力技术与离心制管技术相结合的产物。对于预应力混凝土管桩,很多时候低应变法检测完整性存在明显的误判、漏判或错判。因此,有必要对低应变法检测预应力管桩完整性的局限性进行研究。 1.低应变检测基本原理 任何一个结构(或系统)受到动力作用(激励)后必有一定的反应(或称响应)。该反应除与激励条件有关外,取决于结构的动力特性。 低应变法是以应力波在桩身中的传播特征为理论基础的一种方法。该方法假定桩为连续弹性的一维均质杆件,测试时在桩顶竖向激振,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显的波阻抗差异界面(即桩身存在缺陷或遇桩底土层)或桩身截面积发生变化时,将产生反射波,经接收、放大、滤波和数据处理,可识别来自不同部位的反射信息。通过对反射信号进行分析计算,判断桩身混凝土的完整性,判定桩身缺陷的程度及其位置。 反射波法的理论基础是一维线弹性杆件模型,因此受检基桩应满足下列条件:长细比>5;瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸>5;设计桩身截面基本规则;应力波传播时平截面假定成立。 2.低应变检测管桩的局限性 2.1低应变本身的局限性 反射波理论是建立在一维均质弹性杆基础上的,其数学模型是一种理想化的模型。在实际工程中,反射波传播过程受很多因素的影响,除最大的桩身材质和桩周土阻抗外,还有检测设备自身的问题和非一维波、波的弥散、多重缺陷等一系列因素。因此,工程桩的反射波图形反映的不仅仅是桩身质量,而是多种因素综合作用的结果。低应变反射波仅能对工程桩的完整性进行粗略判断,有时甚至只能对上部缺陷进行判断,不能对缺陷的种类和大小进行精确的描述(这已在工程检测界形成了共识)。如:低应变对浅部缺陷较为敏感,对深部缺陷和桩底沉渣难以反映;低应变很难识别纵向裂缝,对水平裂缝和接缝有所反映但难以定量;分辨率有限,难以判别管桩桩身细小微裂缝。1992年在荷兰海牙进行的动测桩“考试”,12家国际知名公司认为对10mm宽的刻痕难以分辨。 2.2低应变理论的适用性 反射波法的理论基础是一维线弹性杆件模型,因此受检基桩应满足下列条件:长细比>5;瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸>5;设计桩身截面基本规则;应力波传播时平截面假定成立。但是,预应力混凝土管桩为一圆环柱体,并非满足一维弹性杆件。中国建筑科学研究院陈凡等认为,对于管桩,应力波传播时平截面假定非严格成立。这也从一定程度上说明应力波在圆环柱体内的传播不能简单套用杆件模型。 特别是大直径管桩,在采用应力波反射法检测时,桩顶某一点受到激振锤的敲击作用,受到集中荷载作用,应力波不仅沿纵向传播,同时也沿着管壁环向传播。应力波传播是一个三维问题,且桩顶高频波干扰严重,使桩身缺陷难以判断。因此传统的基于一维波动理论的动力检测方法存在较大误差。对管桩进行低应变检测时,将激振点布置在与传感器圆心夹角为90°的位置,虽然能在一定程度上减小了高频干扰波峰值,但无法完全消除高频波干扰。 2.3管桩构造的特殊性 (1)开口管桩底部的土塞或管内积水时的积水界面、桩顶部位的填芯处理,都会对桩身缺陷诊断带来一定的干扰。 (2)预应力管桩为一圆环柱体,严格地讲已不满足一维弹性杆件假设。实际上,桩是三维体,桩身缺陷的形状、空间位置也是随机分布的。对于挖土、机械行走等原因造成桩身出现明显倾斜、扭曲的管桩,桩的纵向轴线已非直线,可能是呈空间分布的1条曲线,更加不满足反射波法的理论基础。 (3)对于挖土、机械行走等原因造成桩身出现明显倾斜、扭曲的管桩,在低应变检测时,受检桩只有水平向土压力作用,但是预压应力的存在,使得裂缝的开展并不明显,桩身完全有可能并没有出现裂缝、断裂等明显的阻抗变化界面。因此,低应变检测对于缺陷的漏判完全是有可能的。 3.综合分析方法的必要性、准备工作与具体实施 3.1综合分析方法的必要性 在工程桩桩身完整性检测中仅仅依靠反射法所得到的检测信号,来分析推断桩身完整性及是否存在缺陷是绝对不够的。甚至会出现判断错误,乃至不得其解。原因在于:低应变检测法和其它的检测方法一样,存在很多局限性。也就是说仅从波形的异常来判断,可能会有多种解释。 动测技术是一门正在研究、发展、完善中的新技术,许多关键技术问题,尚需进一步研究、总结、提高,而它所服务的对象是地质极其复杂、深达数10m的地下隐蔽工程,到目前为止,低应变完整性检测,只能定性地告诉我们,桩身有没有缺陷的存在、缺陷的大概位置以及缺陷的大致程度,至于对缺陷的性质和程度的定量描述,就低应变技术本身而言,有一定的难度。只有在实测曲线(时域、频域)的基础上综合分析各种因素的影响才能得到比较合理的结论。为此,必须采用综合分析的方法,全面考虑工程地质状况、桩位分布、偏位和倾斜状况,沉桩的工艺流程和沉桩速度、基坑开挖深度和开挖过程,周边土体位移等方面的因素。 3.2综合分析方法的准备工作 检测人员首先要了解该工程的概貌,内容包括建筑物的类型、桩基础的种类、设计指标、地质情况、施工单位的素质和工作作风以及高应变检测方案
桩基低应变高应变简介
桩基础低应变检测报告范本
桩基低应变动力检测
桩基低应变检测报告
桩基检测规范
基桩低应变检测方案
最新基桩检测人员上岗考试题库(高应变)-(1)
桩基低应变完整性检测的分析研究