低应变反射波法信号识别方法.doc

低应变反射波法信号识别方法 1 传感器粘贴效果识别 从理论上讲，传感器越轻且越贴近桩顶面，测试信号也越接近桩面质点振动，测试效果越好。 目前，传感器安装普遍采用粘贴方式。橡皮泥具有柔性大、污染小、衰减小、价格便宜等优点，将橡皮泥用作传感大器的黏合剂一般可取得较好的检测信号。如果桩同处理不平整、桩顶面未清洗干净或寒冷季节使用，传感器常会出现虚粘现象，导致检测信号失真，影响判识。因此，用橡皮泥作黏合剂时，如果出现首波明显加宽、信号波浪式振荡等异常现象，应首先考虑传感器粘贴不牢，需重新粘结牢后再做检测。图1 为同一根桩传感器虚粘和粘合牢固时的对比检测曲线。 ? 图1 传感器粘贴效果对比曲线 由图1 可以看出，传感器粘合牢固，波形规则，桩底反射信号清晰；传感器粘合不良，可导致首波变宽，信号震荡明显加大，桩底反射信号没出现或不明显，大大降低了检测信号的判断效果。 2 测试盲区内的缺陷识别 桩身浅部缺陷是桩基工程中最常见的缺陷。从桩身轴力传递特性可知，该类缺陷位置浅，在工作荷载下最易发生材料破坏，并且对工程质量危害最大。同时，浅部缺陷造成波形畸变，并且这种畸变很容易使桩身其他部位产生缺陷屏蔽。 桩顶至其以下2m 左右深度范围称为测试盲区。在测试盲区桩顶应力波传播复杂，信号干扰大。如果盲区内存在缺陷，由于激振脉冲有一定的宽度，则在脉冲宽度内，应力波遇到缺陷产生的上行反射波信号，将与能量较大的入射重叠在一起，从而给桩身浅部缺陷信号的判别增加难度。 尽管测试盲区的桩身缺陷判别难度较大，但并不是无法判断，因为该类缺陷发生频率高、位置浅，易于通过开挖方式予以验证，所以可以通过不断的对比测试和开挖验证，来找出该类缺陷在曲线上的特征和变化规律，以指导该类缺陷的识别。实践表明，根据以下特征对桩身浅部缺陷特别是严重缺陷进行判别效果较好。 完整桩波形，衰减规则，无缺陷反射波存在，桩底反射信号清晰（见图2（a））。如果波形特征表现为较宽的入射脉冲，或首波为非半正弦波或呈明显不对称半正弦波，波形在整体上呈现低频大振幅衰减振动，波形振荡延续时间长（见图2（a）），首波后反冲异常增大（见图2（c）），反冲后曲线明显在零线以上较长时间不归零或质点振动幅值异常增大（见图2（d）），则表明有浅部断桩或其他类型的严重浅 ? 图2 浅部缺陷现场试验曲线 部缺陷存在。一般来说缺陷越严重，缺陷位置越浅，曲线异常特征越明显。此外，浅部位的全断面缺陷还常伴有敲击声音异常或明显的桩顶和桩周土振动感等。 因为当敲击桩头产生的脉冲较宽时，直达信号常常会掩盖桩顶附近的缺陷反射信号，所以可以利用灵敏度高、阻尼比恰当、高频性能好的传感器，来提高桩身浅部缺陷的分辨率。在现场检测时，一般是通过增加锤头的硬度、减小锤体尺寸和质量以及在桩顶坚硬点激发等措施，来增加激振信号的高频成分，这可以有效提高盲区内缺陷的识别精度。例如，使用能激发出较低频率脉冲的大质量木棒敲击桩顶时难以精确辨识出的浅部缺陷，在较高频率脉冲中的脆性尼龙锤敲击下可以清晰地显示出来（见图3） ? 图3 激发频率高低对比试验曲线 3 长桩段扩颈桩信号识别 实践证明，桩身扩颈不会对基桩的正常使用产生不利影响，因此，检测分析中一般不将扩颈看作是桩身缺陷。从桩身应力波反射规律可知，桩身扩颈引起的桩身反射信号与缺陷反射信号具有相反的相位特征。正常情况下，桩身的扩颈信号与主信号极易辨别。一般来说，扩颈在检测曲线上表现为单一的负向反射信号。如果桩峰某处扩颈明显且长度较大，则在扩颈段开始处反相扩颈信号明显，在扩颈段结束处也会因桩身截面恢复到正常截面而出现明显的正向反射信号，仅从反射相位来分析，此反射信号与正常的桩身缺陷信号难以区别，此时应将检测信号与桩底反射特征、土层分布和基桩施工情况结合起来进行综合判定，否则可能造成严重误判。图4 为一般扩颈与长桩段扩颈的对比曲线。由图4（a）可以看出，该桩桩顶以下11m 左右处的单一扩颈表现为同一深度处有一明显的单一负反射信号，桩底反射信号清晰。 ? 图4 单一扩径与复杂扩径对比曲线 ?由图4（b）可以看出。该桩桩顶以下5.2m 处出现非常明显的负向信号，表明该深度处桩身出现非常明显的扩颈现象，但10.8m 处又出现一非常明显的正向反射信号，表明该深度处截面缩小非常明显，似乎存在严重的桩身缺陷现象。综合分析检测曲线、施工记录和土层分布特征后发现，5.0- 11.0m范围内混凝土灌筑理论方量为15.1m3，但施工中实际浇筑方时为32.6m3，出现严重的超灌现象。据此计算，该范转内实际桩径超过1600mm，即该扩颈段桩身阻抗为设计桩身阻抗的4 倍以上，因此，10.8m 处的正向反射信号即为该扩颈段结束处的正常反射信号。考虑到该桩桩底反射较明显，将该桩判为完整桩，从而避免了桩身质量的严重误判。为慎重起见，在该桩桩顶至其以下