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1、用反射波法进行桩基无损检测侯鹏韩华陈跃武(黑龙江省北方有色建设有限责任公司)(北方交通大学土建学院)(北京市勘察设计研究院)学科分类与代码:62015040【摘要】桩基础质量的检测是保证基础工程安全的重要措施。针对传统的检测方法静荷载试验法和钻孔取芯法存在的设备笨重、成本高、工期长和检测数量少的缺点,提出了用反射波法进行桩基无损检测,该法较传统的检测法具有成本低、效率高和可靠性高的特点。最后,将反射波法用于天津市红桥区工商行大厦砼钻孔灌注桩桩基的无损检测,结合实测的桩基速度波分析了检测到的桩基缺陷类型
2、及判断原则。【关键词】桩基础检测反射波波形分析缺陷Non2DestructiveInspectionofPileFoundationbyReflectionWaveMethodHouPeng(NorthernJiaotongUniversity)HanHua(BeijingGeotechnicalInstitute)ChenYuewu(NonferrousMetalConstructiceLimtedCompanyofHeiLongJiangProvince)Abstract:Qualitytesti
3、ngofpilefoundationisanimportantmeasureforthesecurityoffoundationengineering.Thetraditionaltestmethodshavesomedefectssuchasequipment2cumbersome,costly,time-consuming.Usingthereflectionwavemethodinsteadismoresimple,efficient,economicandreliable.Thismethod
4、hasbeenappliedtotestthepilefoun2dationofthebuildingofCommercialBankofHongQiaodistrict,Tianjin.Thegeneraldefaultsandjudgingrulesaresum2marizedbywaveformanalysis.Keywords:PilefoundationTestReflectionwaveWaveformanalysisDefault优点,是一种既实用又科学的桩基质量检测方法。1引言2反射波
5、法基本原理根据波动理论,桩近似为一维弹性杆件,桩阻抗是其横截面积、材料密度和弹性模量的函数:近年来,随着高层建筑结构的发展,混凝土灌注桩基础得到广泛的应用。由于地质条件、施工技术、施工工艺和管理水平差异等原因,致使成型桩内出现缩颈、离析、夹泥、蜂窝,甚至断裂等质量问题,造成桩体质量下降,承载力降低。因为这些桩身结构又隐蔽在地下,给工程留下隐患和危害,容易造成工程事故。因此,灌注桩基础质量的监测是保证基础工程安全的重要手段。传统的桩身质量检测方法主要有静荷载试验和钻孔取芯法。静荷载试验能直观反映桩的承载
6、力和沉降量;钻孔取芯法能直接检查桩身砼质量。但这两种方法都存在着设备笨重、成本高、工期长、检测数量少等问题,难以对整个工程质量作出全面的评价。为此,作为普查性手段,桩基无损检测新技术获得了广泛的应用。其中的反射波法具有轻便、快速、检出率高、成本低、对桩基无损伤等Z=EA/c=ρcA式中,Z———广义波阻抗,N·s/m;c———桩身纵波波速,m/s;E———桩的弹性模量,N/m2;ρ———桩的质量密度,kN/m3;(1)A———桩的横截面积,m2s。在桩顶瞬时激振力作用下产生的弹性波沿桩体传播,当遇到任
7、何波阻抗界面(桩底或桩身任意位置上的断裂、离析、扩颈、缩颈及夹泥等桩身缺陷界面)时,将产生波的反射和透射(见图1),反射波回传至桩顶,与桩顶原有振动波形叠加,中国安全科学学报第13卷2003年·36·ChinaSafetyScienceJournal在波阻抗差异界面处,由于界面两侧总作用力相等和速度相等,于是有:别缺陷出现的位置、缺陷的类型及其严重程度。该法还能对单桩承载力进行工程评估。A1(σI+σR)=VI-VR=VTA2σT3.1根据反射波判断桩身质量在已知桩长L的情况下,可求得桩身的弹性波速V
8、。同时,可求得缺陷部位至桩顶的距离L1。(2)V=2L/T式中,T———桩底反射的周期;L1=V·T1/2(4)T1———缺陷部位反射波的周期。缺陷的种类和严重程度则由反射波的性态和有关施工记录、地质勘察报告综合判定。3.2评估单桩允许承载力参考值通过敲击桩顶和桩周土,测出桩和桩周土共同的自振频率fo,并计算出动刚度,再根据经验给出的动静对比系数,推算出单桩极限荷载力Pu,选择安全系数K=2,即可确定出单桩允许承载力参考值Pa。图1弹性波的反射与入射由波
