浅析基桩低应变动力检测桩身完整性

吕鑫皴　（安徽省交通建设有限责任公司，安徽合肥２；５００１　１）　摘要：公路桥梁基桩检验一般实行普查，基桩低应变动力检测法以其设备轻便灵活、现场工作量小、检测效率高、检　测费用低等优点得到广泛应用。　关键词：高速公路；灌注桩；低应变检测　ＤＯＩ：１　０．５９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１　６７１－６；５９６．２０１　１．２２．０１　６　合肥新桥国际机场高速公路路基工程的桥粱基桩需要　检测其桩身完整性，其中需进行低应变检测基桩５０６根，笔　２．３试验检测条件及要求　（１）桩身强度应至少达到设计强度的７５％，且不小于ｌ５　者自２０１０年ｌ０月至２０１１年５月在此工程从事基桩完整性检　测，积累了一些经验，现作如下介绍，供有关人员参考。　ｌ　基桩低应变动力检测法简介　桩基低应变瞬态无损检测技术是涉及地质基础、岩土　工程、土动力学、地球物理和电子计算机的多学科综合性　技术，该项技术的理论基础是应力波在弹性体中传播的反　射及折射原理。当在基桩顶施加某一瞬态机械激振力　Ｆ（ｔ）时，基桩的质点受迫振动并产生沿桩身向下传播的应　力波。应力波沿桩长向下传播时，遇到弹性介质突然变化　的界面（基桩的桩底、桩身的夹泥薄层、断裂、严重扩径　和缩径时）就会产生波的反射。这些包含有桩身质量信息　ＭＰａ或成桩１４ｄ以后进行。（２）桩头的材质、强度、截面尺寸　应与桩身基本等同。桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试　信号的质量，因此，要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺　寸应与桩身设计条件基本等　。灌注桩应凿去桩项浮浆或松　散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩项表面应平整　干净无积水；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。　（３）　检测时根据桩径的不同大小，在每根桩的桩顶布置２～４个测　点（传感器安装点），测点均匀布置在距桩心约２／３桩径的　圆周上（见图２），测点和锤击点要磨平。　的反射信号被安置在桩头上的高灵敏传感器接受记录后，　再通过高速的Ａ／Ｄ转换器转换成数字信号，即可对记录的反　射波进行分析，判断桩身混凝土的缺陷（变径、蜂窝等）　ｏ锤ｌ｝　点　●传感器安装点　图ｌ传感器安装点、锤击点布置示意图　的部位及程度，从而对桩身完整性做出评价。低应变法桩　身完整性信号特征见表１。　类　别　分类腰剥　挺身完整　时撼信号特征　幅摹夏信号特征　３　检测工作　（１）收集被检测基桩设计图纸、地质资料、施工记　录，了解施工工艺和施工中出现的异常情况，并填写受检　桩设计施工记录表。　（２）测点安装应和桩顶面垂直，用耦　合剂（如黄油）粘结时，应具有足够的粘结强度　（３）瞬　态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤，　ｌ　扎／　刻嚣无缺陷反射渡，有　桩臆罾摄峰捧列纂本荨Ｉ圈距，翼相　桩庭反射没　邻疆差　ｆ≈ｃ／２Ｌ　桩身育轻徽疆　桂厩罾掘峰撵列基本辱Ｉ　电，晨相　ＩＩ　陷，不会影响　２Ｌ／ｃ日寸刻蘑出瑗轻微缺陷反射　邻苎萋羞，ｄｆ￣ｃ／２Ｌ，轻散缺焰产生　摭务结构承毅　渡，青桩底反射渡　鹩谐振峰与拄底谐振峰之闰豹颚差　力的　常发挥　ｆ　＞ｃ／２Ｌ　桩劈肴明显缺　ｌｌＩ　陷，对桩身结　晌　构承蔽力有辩　钠　最缺陷反射波，嚣他特征介于Ｈ粪和ＩＶ粪之间　桩舟存在严重　汉或周期性眨射渡其相　无妊麋发　锦甄差　ｆ　＞Ⅳ　缺陷ｃ／２Ｌ，无摭簇活振　应进行　射’捩；或因挺身｝热Ｂ严重缺陷　峰工程处理　艇’渡形星现低苎蔓振螺衰减振　，或　挺身浅部　熏缺陷只出瑗　动单一谐捅峰，无拄底谐振峰　无桩废反身波　，２Ｌ／ｄ￣刻舂舂出理严重驶陷爱射　缺结谐振峰撵列基本簪间距，用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，用窄脉冲获　取桩身上部缺陷反射信号。　（４）信号采集和筛选时每个检　测点记录的有效信号数不少于３个，并判断实测信号是否反　，。映桩身完整性特征。对不同检测点及多次实测信号一致性　较差，应分析原因，增加检测点数量。　４　检测数据的分析与判定　表１低应变法桩身完整性分类表　２　测前准备工作　２．１检测目的　检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。　２．２检测仪器　武汉沿海公司生产的桩身完整性检测仪（ＲＳ一１６１６Ｋ　Ｓ），它集数据采集、处理、调整、显示于一体，并有端口　可将数据输入计算机或打印机、绘图仪输出。它的主要技术　性能指标符合《基桩动测仪》３Ｇ／Ｔ３０５５的有关规定。　收稿日期：２０１１—０５—２２修回日期：２０１１一Ｏ６—１３　４．１桩身波速平均值的确定　当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设　计桩型、成桩工艺相同的基桩中选取不少于５根Ｉ类桩的桩　身波速值按下式计算其平均值：　喜　ｃ：　‘　＾７＿　：２Ｌ￣△，　作者简介：吕鑫赕（１９７５一），男。安徽黄山籍，大学本科，现任安徽省交通建设集团经营部，研究方向为公路桥梁设计。　２９　中国西部科技　２０１　１年０８月（上旬）第１　Ｏ卷第２２期总第２５５期　式中：ｃ．为桩身波速的平均值（ｍ／ｓ）；ｃ，为第ｉ根受检　芯检验，当钻进取芯至１５ｍ时，循环水中出现泥浆，钻进进　尺明显加快，１５ｍ处芯样断口间不吻合，骨料分布均匀，砼　胶结程度密实；第２孔钻进取芯至１４．９ｍ时，循环水中出现　泥浆，并泛砂，而且钻进进尺明显加快，继续钻进至　１５．１ｍ时停止钻进，该桩为断桩。　桩的桩身波速值（ｍ／ｓ），且　，一ｃ．ｒ／ｃ　≤５％；Ｌ为测点下桩　长（ｍ）；ＡＴ为速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差　（ｍｓ）：　为幅频曲线上桩底相邻谐振峰问的频差（Ｉ－Ｉ　ｚ）；ｎ为参加波速平均值计算的基桩数量（ｎ≥５）。　当无法按上款确定时，波速平均值可根据本地区相同　桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝　（３）如图３基桩数据图所示，Ｋ１６＋７４４．２５大别山路立交　桥左幅７—１　桩的桩基完整性类别为Ｉ类桩。经钻芯检验，取　土的骨料品种和强度等级综合确定。　４．２桩身缺陷位置的确定　１　．　１　丽　△，，　’　式中：ｘ为桩身缺陷至传感器安装点的距离（ｍ）；Ａｔ　为速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ｍｓ）；ｃ为受　检桩的桩身波速（ｍ／ｓ），无法确定时用ｃ　值替代；　为幅　频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（ｔｔｚ）。　４．３桩身完整性的判定　出现下列情况之一，桩身完整性判定应结合其他方法　进行。（１）实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确评　价。　（２）桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土　灌注桩。　４．４检测数据分析　（１）现场检测工作完成后，将数据传输至电脑保存，　并将图形打印出来。检测结果通过简报的形式报送给有关　单位。　（２）如图２基桩数据图所示，Ｋ１６＋７４４．２５大别山路立　交桥左幅６—２　桩的桩基完整性类别为Ⅳ类桩（断桩）。经钻　基设柱计一标号ｌＩ背ｃ　ｌ　Ｊ桩往长　。　，“－　ｌ　ｌ桩底璜标高蠢ｌ　ＩＩＪ潮淮注试日期　２∞ｏｌｉｃ睥￣１１ｌｆ月　ｚｏ日Ｂ　。ｆ⑦　脯Ｅ：‰　：１４Ｏ　‘　＾咧　：１０１５Ｍ　０　ｋ皿，ｓ　Ｉ　３　Ｓ　ｌ　，　５　，　Ｌ　　Ｉ　Ｉｆ　Ｊ　Ｉ　ｏｌ　　Ｉｔ　ｔ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　』　。｝　。∞　∞　ｆＳ蕾　‘５　１Ｓ　７５面　４Ｓ　１Ｓ　‘Ｚ，Ｉ　５０∞２∞Ｏ　岫　２，－　∞ｏ０　２∞０　ｕｓ　２／ｍ　６ｏ∞　２０００　平，哥蕾　‘雅Ｉ柳魄Ｉ醛Ⅲ　丰’岢幢Ｉ临界值　标准　膏差值　平均值　蠹界值　标准整　膏ｊ｝值　声遗　ｓ．“ｔ卜　卜．　‘－４３ｏｌ　３一￥１４　虬６　棱■　ｎ　ｌ　２．Ｓ　ｌ　“　９‰２　Ｉ　８Ｔ．２　３ｌｔ　盯Ｓ　田髑　，４　Ｉ雌一一，－ｔ　囊鼻圭毫　ｉ　瞄　Ｅ一一　一橱幅ｌ瞄　界鲤　Ｐ曲　致　图２　６．２基桩数据图　３０　芯累计钻进取芯至３５．２ｏｍ时，穿桩见泥，停止钻进，整桩芯　样绝大部分呈长柱状，少量呈短柱状（最长芯样长２．９２ｍ，　最短芯样长０．２０ＩＢ），取出的芯样较完整，进尺均匀，芯样　表面除４．０ｍ、９．７ｍ和１３．５ｍ三处有轻微的砼离析而形成的细小　缝隙外，其余段落芯样表面光滑，断口间吻合较好，骨料分　布均匀，砼胶结程度密实。　（４）随机在每根桩基芯样的上、中、下三部分分段截　取砼芯样加工成高径比１：１的圆柱体试件，再进行饱水状态　下的抗压强度试验，结果砼芯样的抗压强度测定值均能满　足设计强度要求。　５　结束语　（１）检测人员上岗前必须进行专项培训，理解检测规　范，熟悉使用仪器，了解灌注桩的制桩过程。检测负责人　应具有丰富的类似检测经验。（２）遇到桩有缺陷情况，应　及时向有关单位汇报，并建议采取进一步的检测措施查明　缺陷程度。　参考文献：　［１］　《公路工程基桩动测技术规程》（ＪＴＧ／Ｔ　Ｆ８１—０１－２００４）．　［２］　《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（ＪＴＧ　Ｅ３０－２００５）．　［３］　《建筑基桩检测技术规范》（ＪＧＪ１０６—２００３）　羹设桩计螭标号ｌ卜瞄ｎ　Ｉ　ｌ桩径长　桩顶底标高　Ｉ１　１测灌试注日期　∞ｌｔＯｏ年ｌ２１月Ｏ１ｓ５日Ｂ　‘ｆ⑦　Ｂ　：１２５０￣　叻测距：ｌ５２０啊　∞｝燃：‰　ｋ　Ｉ　，　５　　●，　＞　’●一　ｒ　ｔ　｝　●　一　●　《　∞世　２／ｍ　曲∞神ｏ０　平均值　临界值　标｛耋差　畦　平埘值　临界值　标攫蔓　一整值　，啦　痞鼻值　标准整　离差值　声速　２，　鞍瞄　７｛　７．科　∞９　８Ｔ　９　＆皤　∞２　　‘图碉　声速　ａ　嶙一　一声速　幅鼻ｊ蠡　ｉ　咂赛　ｔ一一　－眭■囊　鼻煞　Ｐ∞雠鲺　图３　７－１基桩数据图