时频分析综合判断桩身质量完整性

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1、EditedbyFoxitPDFEditorCopyright(c)byFoxitSoftwareCompany,2004第17卷第2期土工ForEvaluationOnly.基础Vol.17No.22003年6月SoilEng.andFoundationJune2003*时频分析综合判断桩身质量完整性122张卫东,张岚,陈玉坤(1.中国地质大学，武汉430074；2.武汉岩海工程技术有限公司，武汉430071)摘要:简要介绍了反射波法基桩检测中时域和频域分析的基本原理，并举出了一组工程实例，通过抽芯对比，指出了在基桩完整性检测中，时频综合测试分析的

2、重要性。关键词:灌注桩，反射波法，时域，频域中图分类号：TU473文献标识码：A文章编号：1004-3152(2003)02-0061-03阻抗变大时，产生反向反射；而且缺陷越严重，反1引言射波幅越大。(4)频域基本关系式目前我国基桩完整性检测采用的方法主要是低对式(1)求解可得应变反射波法，该方法主要是从波的传播特性和质éùwwXX点振动的角度来分析判断基桩完整性，主要的分析u=+ABsincosêú11ëûCC技术是时域分析法和频域分析法。工程实践表明，(2)波动与振动两者密切相关，若能将两者有机地结合éùwwXXABsin+cosêú22起来，

3、那将是非常重要的。本文通过工程实例，指ëûCC出对于人工挖孔灌注桩，要较全面、准确地判断其考虑到桩顶应力为零，上式可写为通解形式：完整性，必须时域分析和频域分析相结合，必要时wX辅助其他测试方法，采用综合测试、分析的方法才u=+cos[AsinwwtBtcos](3)C能得出较为满意的结论。式中：w为振动圆频率。对于完整桩，速度信号幅频曲线上共振峰速率2时频分析的基本理论的表达式为：C基频：f=Îarctglf[0,CL/4](4)LL(1)基本假设2pL桩是一维弹性杆件，其介质均匀连续，信号沿两个端点分别代表纯摩擦桩和纯端承桩，l为桩身传播不发生衰

4、减；在测试的过程中，认为桩周一取决于桩底耦合情况的任意常数；则相邻两共振土对桩身应力波的信号不发生影响。峰的频差：(2)波动方程D=fCL/2(5)1222¶¶uu=c2(1)当桩身存在缺陷时，设缺陷位置为b，则在速22¶¶tX度曲线上其所导致的共振峰的频率关系式为：CEfbb=arctgl(6)式中：u为质点位移;c是弹性波纵波波速，c=，2pbrD=fCb/2(7)2E为介质的杨氏模量，r为介质密度；定义rc为由于桩土系统具有低通特性，也由于反射波法测桩时，大部分力信号均为钟型脉冲形式(缺乏高波阻抗，Z=rcA为广义波阻抗，A为截面积。频)，如无

5、特别情况，反射波法实测的速度信号，其(3)时域基本关系式幅值谱将自低频至高频基本呈急剧的指数衰减模应力波沿桩身传播时，遇到波阻抗变化将发生式。代表性实测信号如图1、图2所示。反射和透射。图1和图2分别是一完整桩和有缺陷桩的实测当广义波阻抗变小时，产生同向反射；当广义(振幅随时间变化)信号(上)及对应频谱图(下)。*收稿日期：2002-11-05EditedbyFoxitPDFEditorCopyright(c)byFoxitSoftwareCompany,200462土工ForEvaluationOnly.基础20033工程实例分析某工地共有19根工

6、程基桩，成桩工艺采用人工挖孔灌注桩，桩长18.0m左右，桩径1200mm，1400mm，1600mm，1800mm，2000mm不等，设计砼标号，上部为C20，下部为C25。地质勘察资料表明，场地土层比较均匀，只是地下水位较高。成图1完整桩的时域(上)频域(下)比较桩一段时间后，采用低应变反射波法对该批工程基桩进行桩身完整性检测，从检测的时域曲线来看，这一批桩评价为基本完整(图3系其代表曲线)。但这批实测曲线在图3上没有砼标号发生变化的界面处信息，以及没有桩底反射信号，为此重新进行测试信号的频域分析，其中最明显的有10#和11#桩分析曲线。从频域曲线

7、来看，10#桩的频域曲线反应出桩身存在的两处缺陷，同样，11#桩在桩顶图2浅部缺陷的实测信号(上)及频谱图(下)下8.0m左右也存在一定程度缺陷；为了验证分析图312-1桩时域曲线的结论，决定在10#，11#桩上进行砼抽芯检测。抽要求下砼导管，而是直接将一斗一斗的混凝土料倒芯检测的结果为：10#桩(桩长为18.6m，直径为入桩孔内，这种施工方法就不可避免地导致了混凝1400mm)5.65~5.95m处见离析，砼面见空洞，土的“洗澡”，其结果是使砼中的重骨料沉入桩底，15.67~15.87m处见离析，砼面见空洞，15.67~15.87m这也正是抽芯结果

8、所反应的：“抽不到桩底”；再者，处见离析，呈碎块状。11#桩(桩长17.1m，直径象这种施工过程，在很大程度