反射波法在基桩完整性检测中的应用.pdf

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1、第3卷第8期岩土工程界勘察测试与分析反射波法在基桩完整性检测中的应用12方志香,吴亚平(1.吉林方泰工程基础检测中心,长春130012;2.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉430071)[摘要]主要是利用反射波法对某工程试验基地已知桩身缺陷的性质及缺陷部位,采用两种不同的类型的传感器检测。利用相同的激振方式和相同的传感器安装方法并且参数设置基本一致,对基地的十几根桩进行对比检测,检测结果符合实际。[关键词]反射波法基桩检测完整性同性质、不同部位的缺陷。桩长8.0m～5.5m,桩径1反射波法的基本原理0.6m～0.4m,缺陷性质设置有:缩径、扩径、空洞、断反射波法检测,是利用手

2、锤和力棒敲击桩头,产生桩缺陷故障,每根桩设有一处或两处的缺陷位置。共质点弹性振动,并沿桩身内向下传播遇到缺陷的界面对12根试验桩进行了检测。或桩底产生反射返回桩顶的时间来判别桩身内的缺陷2.1传感器的选用安装位置,由于波长λ大于桩径d,而桩长L一般远大于d,不同类型传感器对频率信号接收效果不同,速度因此,可将桩作为一弹性杆件体,产生的应力波在其中型传感器和加速度型传感器在使用和安装上也各有优按下述一维波动方程传播:缺点,但传感器可测频率范围受频响曲线约束。速度22v2v传感器的上限工作频率受到限制,存在一定的谐振频=c(1)22xx率,谐振频率一般处于低频,它的有效工作频率范围

3、受c=E/ρ(2)到限制。加速度传感器,灵敏度高、频率范围宽、线性其中c—波的传播速度即波速,m/s;E—桩材的弹性动态范围大。为精确判定出桩身缺陷的位置,这次试3验检测采用了短余振速度传感器和加速度传感器两种模量,MPa;ρ—桩材的质量密度,t/m;v—为x方向的位移,m;x—坐标,m;t—时间,s。类型,对12根试桩全部进行对比,本文提供的测试波应力波在桩中传播过程中,根据上述的一维传播形均为原采集波形,没有对波形作任何加工处理。两假设,如果不考虑土阻力影响,则可以得出在桩身抗变种类型传感所采集的波形都能反映出缺陷的位置,但化处,反射的运动速度vR与入射的运动速度v之间的加

4、速度传感器更为明显。关系为:在不同类型传感器的检测之中,对传感器的安装Z1-Z2方法也做了试验,采用了手扶式、黄油粘结、石膏粘结、v=v(3)RZ+Z12502胶、橡皮泥,不同的粘结方式正确与否对实测波形Z=ρ·C·A(4)影响很大。安装不牢,将给波形分析带来困难甚至造式中Z—桩身阻抗;A—截面面积。成误判。经多次反复测试,认为在桩头平整的条件下,根据传播规律,得出桩的波阻抗发生变化时的振采用橡皮泥安装传感器可获得较理想的桩身完整性实速反射系数为:测曲线(图1)。ρ1c1A1-ρ2c2A2vR2.2激振方式的选择RV==(5)ρ1c1A1+ρ2c2A2vI激振的目的是在桩顶产生

5、一个扰动,从而生成一式中v—下行速度波;v—上行速度波。IR个沿桩身传播的弹性应力波,而不同频率的应力波沿当ρ1c1A1>ρ2c2A2,例如缩径、离析、夹泥等,则vI桩身传播时,具有不同的衰减性应力波,而不同频率的与vR同号(同相位);当ρ1c1A1<ρ2c2A2,例如扩径,则应力波沿桩身传播时,具有不同的衰减特性:高频振源vI与vR异号(反相位);由速度时程曲线反射点可以判在桩土系统阻尼作用下,衰减很快,判定浅部缺陷有一断桩身阻抗变化位置。定优势;低频振源可消除不合理振荡,波速较低,衰减较慢,传播深度相对较大,对检测大长桩效果较好。因2试验基地检测对比分析此,在实际工程中,要

6、根据不同条件,采用不同激振方试验基地采用人工钻孔灌注桩,人为地设置了不式,合理调整振源,能量要适中。这次试验,我们采用[收稿日期]2000-04-01;[责任编辑]王延忠。23勘察测试与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLD2000年8月图1-112根试验桩桩身完整性实测曲线24第3卷第8期岩土工程界勘察测试与分析图1-212根试验桩桩身完整性实测曲线说明:图中桩号后带a的是加速度传感器,带b的是加速度传感器(短余振),缺陷性质及缺陷位置见表1表1试验桩桩身完整性检测表证不同工程桩的检测精度。一般来说,■t越小,对短桩径桩长桩身完整性评语桩或长桩中的浅部缺

7、陷反射明显;而■t大,则对长桩桩号(m)(m)缺陷性质缺陷位置(m)的桩底反射及深部缺陷反射越明显。然而采样时间的10.45.50缩径3.0m左右选择对不同桩长是不一样的。通过试验得知:如果在同护径2.9m左右20.66.50断桩5.9m左右等条件下,同一个工程,桩型相同,桩的长度变化不大,30.45.50空洞1.6m左右可设置相同的■t,这样在整个工程中就有一个对比缩径2.6m左右40.46.00断桩5.3m左右性。但也需在同一根桩改变不同的■t,对不同部位进缩径1.9m左右行准确的判断。