低應(yīng)變反射波法在樁基檢測中的應(yīng)用

黃小兵

摘 要：本文結(jié)合工程實(shí)例主要闡述了低應(yīng)變反射波法在樁基檢測工程中的應(yīng)用。對同一樁分別進(jìn)行低應(yīng)變反射波法和鉆芯法檢測，對結(jié)果進(jìn)行對比分析。證明了該方法是樁基完整性檢測的一種行之有效的方法，其準(zhǔn)確、快捷、無損等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：樁基檢測；低應(yīng)變反射波法檢測；鉆芯法檢測

中圖分類號：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 低應(yīng)變反射波法檢測原理與完整性判定

1.1 檢測原理

通過在樁頂施加激振信號產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面和樁底面時(shí)，將產(chǎn)生反射波，檢測分析反射波的到時(shí)、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。

假設(shè)樁為一維線性彈性桿，其長度為L，橫截面積為A，彈性模量為E，質(zhì)量密度為ρ，彈性波速為C（C2 = E/ρ），廣義波阻抗為Z=AρC，推導(dǎo)可得樁的一維波動方程：

?2u/?t2=C2?2u/?x2-R/ρA

假設(shè)樁中某處阻抗發(fā)生變化，當(dāng)應(yīng)力波從介質(zhì)I（阻抗為Z1）進(jìn)入介質(zhì)II（阻抗為Z2）時(shí)，將產(chǎn)生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令樁身質(zhì)量完好系數(shù)β=Z2/Z1，則有：

Vr=Vi×（1-β） /（1+β）

Vt=Vi×2/（1+β）

缺陷的程度根據(jù)缺陷反射的幅值定性確定，缺陷位置根據(jù)反射波的時(shí)間tx由下式確定：

Lx=C×tx/2

檢測儀器設(shè)備現(xiàn)場聯(lián)接示意圖如圖1所示。

1.2 完整性類別判定

入射波沿樁身傳播，遇到樁身阻抗變小的情況（相當(dāng)于有缺陷），反射波和入射波同向，通過反射波的幅值判定缺陷的程度；遇到樁身阻抗變大的情況，反射波和入射波反向，這種情況一般是擴(kuò)徑或者樁已經(jīng)入巖。當(dāng)樁身波阻抗大于樁端巖面阻抗時(shí)，樁底同向反射信號明顯；當(dāng)樁身波阻抗小于樁端巖面阻抗時(shí)，樁底將會出現(xiàn)明顯的類似擴(kuò)徑的反向反射信號。

根據(jù)波形數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)、設(shè)計(jì)資料、成樁工藝等可以將樁身完整性分為I類、II類、III類、Ⅳ類。具體見表1。

2 工程應(yīng)用實(shí)例

圖1、圖2為某住宅小區(qū)108#樁低應(yīng)變實(shí)測波形曲線，該樁設(shè)計(jì)樁長為12.66m，樁徑1.2m、設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度等級C35。圖3為該樁的鉆芯芯樣照片。

從圖2實(shí)測波形曲線可以看出：2L /C時(shí)刻前無同向反射波，樁底反射明顯，樁身完整性好，樁身完整性為I類。

從圖3芯樣照片可以看出：樁身完整性好，樁底為中風(fēng)化巖。

（2）圖4為某住宅小區(qū)93#樁低應(yīng)變實(shí)測波形曲線，該樁設(shè)計(jì)樁長為20.44m，樁徑1200mm、設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度等級C35。圖5為該樁鉆芯芯樣照片。

從圖4實(shí)測波形曲線可以看出：約8.3m處有輕微缺陷反射波，樁身完整性為II類。

從圖5芯樣照片可以看出：約8.4m～8.5m處有輕微蜂窩，樁底為中風(fēng)化巖。

（3）圖6為某住宅小區(qū)76#樁低應(yīng)變實(shí)測波形曲線，該樁設(shè)計(jì)樁長為18.81m，樁徑1.2m、設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度等級C35。圖7 為該樁鉆芯芯樣照片。

從圖6實(shí)測波形曲線可以看出：約7.5m處有明顯缺陷反射波，樁身完整性為III類。

從圖7芯樣照片可以看出：約7.4m～7.7m處芯樣較破碎，樁底為微風(fēng)化巖。

檢測結(jié)果對比：103#樁低應(yīng)變檢測結(jié)果樁身無缺陷反射，其鉆芯芯樣照片也比較完整無蜂窩等缺陷；93#樁低應(yīng)變檢測結(jié)果約8.3m處有輕微缺陷反射，其鉆芯芯樣照片顯示在約8.4m～8.5m處有輕微蜂窩麻面；76#樁低應(yīng)變檢測結(jié)果約7.5m處有明顯缺陷反射，其鉆芯芯樣照片顯示在約7.4m～7.7m處較破碎。

結(jié)語

隨著人類的進(jìn)步、社會的發(fā)展，國家基礎(chǔ)建設(shè)也迅速發(fā)展，基樁越來越多的應(yīng)用到各種建設(shè)工程上，相應(yīng)的樁基檢測方法得到廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹低應(yīng)變反射波法在樁基質(zhì)量檢測中的應(yīng)用，通過和鉆芯檢測進(jìn)行對比可以看出低應(yīng)變反射波法檢測樁身完整性作為一種非破損方法，其檢測結(jié)果和鉆芯法的大致一致。由于其快捷方便、無損、成本低、檢測結(jié)果較可靠等優(yōu)點(diǎn)，這種方法在近些年得到極大的推廣，深受廣大檢測工作者的喜愛。

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