水泥搅拌桩施工过程中反射波法应用检测相关探究

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1、水泥搅拌桩施工过程中反射波法应用检测相关探究　　摘要：反射波法是低应变测定混凝土桩桩身完整性的一种检测方法，具有快速、经济等特点。本文结合工程试桩，对反射波法应用于水泥搅拌桩的理论基础、可行性、实际应用与可靠性进行了分析，认为只要选择合理，处理得当，在满足一定的条件下，利用反射波法检测水泥搅拌桩的桩身完整性是可行的同时还存在一定的局限性，需要认真研究和解决。关键词：水泥搅拌桩桩身质量反射波法检测研究中图分类号：TQ172文献标识码：A文章编号：7反射波法是低应变测定混凝土桩桩身完整性的一种检测方法，并且具有准确可靠、经济快捷的检测手段，其经过多年的研究、

2、应用及发展，该项技术已经逐渐走向成熟。随着深层搅拌桩近年来在软土地区的广泛应用，工程上迫切需要一种能够对此搅拌桩桩身质量进行快速有效地分析与评估的检测手段。但由于对搅拌桩桩身质量的检测往往只能依赖于钻孔取芯或开挖取样等方法，这些方法具有直接、可靠，同时由于其时间长、成本高，所以很难对大批量的搅拌桩进行综合质量评估，其结果往往难以达到预期目的。因此，将应用于混凝土桩身质量评价的反射波法能否成功地应用于搅拌桩，已经成为桩基动测界中一个迫切需要研究及解决的课题。在国内，到目前为止，反射波法检测搅拌桩桩身质量还处于探索阶段，尽管有许多学者与同行进行过相关的研究，

3、但是由于所检测的对象具有相当的复杂性(地质环境差异、桩身材料的非严格均匀性、桩周介质阻抗与桩身介质阻抗差异小、施工工艺的差异、测试现场条件的差异)，其准确性与可靠性还有待进一步提高与完善。本文结合近年来的工程实践，就反射波法检测水泥搅拌桩的应用谈谈一些体会与看法1理论基础与可行性分析反射波法是建立在—维波动理论的基础上的。假设桩为质地均匀、各向同性的—维线弹性体(桩的长度远大于直径，且入射波波长λ大于桩的直径)，当用手锤在桩顶敲击时，产生的应力波在桩身传播满足—维波动方程：C=√E/ρ式中：E—桩身弹性模量；ρ—桩身混凝土密度。当有入射波Fa从介质1传播

4、到介质2，将在两种介质的界面处产生反射与透射图1反射波方法原理示意其波阻抗比用下式计算：反射系数F为：桩长和缺陷位置是根据在时域范围内应力波反射的公式确定:L=t·C/72式中L为桩长或质量存在缺陷的位置；t为应力波传播的时间；C为波速。反射波法中t根据检测波形可直接识别确定，C根据经验选定或试验获得。根据采集的波形判断桩长及缺陷位置等。反射波法的理论尽管简单，但对该方法的使用有着比较严格的前提条件,即桩体强度必须满足一定强度要求的情况，因此在基桩的顶端施加一个初始锤击力时，就产生应力波并沿桩体传播，在桩底端由于存在波阻抗界面，将产生反射波。若局部混凝土

5、不密实或不均匀，在桩身中也会存在波阻抗界面。通过分析在桩顶端所检测反射波的双程旅行时间、波幅、频率、相位和能量，可以判定基桩的长度及其缺陷区段，即反射波法检测水泥搅拌桩必须满足以下理论条件：（1）水泥搅拌桩是否可视为一维弹性杆件。（2）水泥搅拌桩桩身材料是否可视为弹性材料。（3）水泥搅拌桩桩身波阻抗是否可以被识别2实际应用与可靠性分析水泥土强度与波速的关系：反射波法检测基桩的理论基础是把桩体看做是一维杆件,因此要求桩体必须致密、连续,并且桩体介质具有一定强度区别与桩周土,即桩身波阻抗远大于桩周土的波阻抗。由于反射波法主要是适用于混凝土桩的检测,而混凝土桩

6、与水泥土搅拌桩在的形成机理和桩体材料的强度等级存在着差异,因此在采用反射波方法检测水泥土桩时,7必须考虑水泥土强度的变化影响。水泥土桩的强度是决定了反射波法的使用成败的关键。统计资料表明，到28d龄期时，水泥土的强度为设计强度的60%左右，到90d龄期时才能达到设计要求。从检测效果的角度出发，龄期越长，强度越高，检测效果越好。如果过早地进行检测，水泥土尚未完全硬化，水泥土的波阻抗与桩周土的波阻抗较为接近，则不满足一维波动方程的理论假设；或由于锤击时，因为桩身整体强度不高或桩顶疏松，形成波形的低频震荡，导致无法进行有效的分析与判断。因此建议水泥搅拌桩最佳的

7、检测龄期为28d以上。图2波速与水泥土抗压强度关系由于水泥土无粗骨料，弹性波在水泥土内部传递时，介质散射引起的衰减较小，而介质吸收产生的衰减较大。为了取得良好的检测效果，应尽可能破除桩顶松散层，打磨各测点，并选择合适的振源，一般尼龙锤具有较好的指向性和穿透力。同时为减少弹性波能量的损失，传感器安装应采用如黄油、石膏一类的胶状或浆状物质作耦合剂，最后，选择合理的波速成为一次成功检测的关键，反射波测出的实际有效桩长：L=t7c/2式中：t—弹性波由桩顶传至桩底、经反射后传至桩顶的时间(由仪器测定)；c—弹性波在桩身内传播的波速，m/s。因此，波速的选择直接影

8、响到实测桩长与缺陷位置判断的准确性。波速选择的越合理，越具代表性，实测桩长的误差