桩基低应变分析.doc

低应变反射波检测桩身 缺陷性分析 黄恒英 黄燕 陈文 摘要 低应变反射波法桩身完整性的检测，依据弹性波理论，视桩体为一维弹性杆件而建立起来的原理，应用在工程桩测试，但在测试技术上，有很多值得探讨的问题及完善方面。本文主要从理论与工程实例结合分析，浅谈基桩完整性检测效果。 关键词 低应变反射法 基桩质量检测 工程实例验证与分析 前言 低应变反射波法检测桩身完整性已应用多年，国内外许多专家对基桩完整性检测技术做了大量研究，并取得较为成熟的技术经验。在实际工程桩测试中，根据测得的反射曲线信号，利用反射波能量初至，相位和频率特征，来判别桩身质量。目前在检测中，会遇到测试效果不理想，导致难以识别桩底信号或桩身缺陷性质，容易对缺陷造成误判，漏判等现象。如能准确地判断桩身质量排除工程隐患，可以确保工程质量。本文主要是从理论结合工程实例，对基桩低应变完整性检测技术进行分析和判别。 低应变反射波法基本机理 低应变反射波法适用于检测混凝土的桩身完整性判定、桩身缺陷的程度及位置。 假定桩为一根均匀各向同性的一维弹性件体，根据桩的轴向振动微分方程的建立和求解，设桩身混凝土的波速C及桩身缺陷的深度L`可按下列公式计算： C=2L/△T ① L`=1/2Cm△tx ② 式中： L—测点下桩长（m）； △T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）; △tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰的时间差（ms）m—桩身波速的平均值（m/s）； 根据波动理论，弹性波在桩身内轴向传播的基本规律由如下方程来表达： δR=F??δx ③ UR=-F?ux ④ F=Z2-Z1/Z1-Z2 ⑤ δR,δx分别为反射波,入射波应力; UR, ux分别为反射波,入射波的质点振动速度; F为反射系数; Z1和Z2为反射界面两侧介质的广义波阻抗(假设弹性波从Z1介质进入Z2介质)。 从上述③、④、⑤式得出，可以看出反射波相位特征与桩身缺陷的关系（见表），以此可以判别桩身质量。 波阻抗变化状况Z 反射系数F 反射波，与入射波振动速度变化UR·UX 反射波初至、入射波初至 桩身缺陷性质 Z1=Z2 F=0 uR(ux)=0 无反射波 桩身完整 Z1Z2 F0 同号 同相位 缩颈、离析、夹泥、断裂 Z1Z2 F0 异号 反相应 扩径、嵌岩,扩底 低应变反射波法对不同类型缺陷桩的判别特征 通过上节理论推理和收集有关资料，结合一些典型桩实测情况,对各种缺陷桩的判别归纳如下几点: 完整桩 完整桩实测曲线波形反射很规则，波列清晰，桩底反射波较明显，易于读取反射波列到达时间，桩身混凝土平均波速较高。 缩颈桩 缩颈桩的实测曲线、波形特征是在桩身缺陷处产生与激振脉冲相同位的第一时间到达t`反射时间较为明显，但整桩波速不会下降，与完整桩波较为一致。 扩径桩 扩径桩由于在桩身有部分扩大的变截面，在实测曲线波形特征在扩径处产生与激振脉冲反相位的第一时间到达t`的反射波，整桩波速与完整桩较为一致。 离析桩 混凝土离析桩实测曲线波形特征是在缺陷处产生与激振脉冲同相位的反射波形，与完整桩波速相比则略有所下降，一般比完整桩的波速低200—300m/s,如果严重离析的情况下，反射波峰值更剧烈，波速可能显得更低。 夹泥桩 桩身夹泥主要是灌注时反扦抽管过高，或孔壁倒塌，造成桩身混凝土夹泥现象，实测曲线、波形特征是在缺陷处与离析桩一样，激振脉冲同相位的反射波形，与完整桩波速相比则有明显下降，一般比完整桩的波速低400—600m/s左右。 扩底桩、嵌岩石桩 扩底桩与嵌岩桩的实测波形在曲线信号反射时，其反射波的方向是和激振脉冲方向相反，扩底桩和嵌岩桩的波形是一致的，但扩底桩的波形反映是从扩底位置开始算起，直到桩底反射波形出现为止。而嵌岩桩的波形要看桩底嵌岩情况而定，如果嵌岩程度好，桩底的嵌石坚硬完整，其波速比混凝土的波速更为提高，那么嵌岩桩的桩底反射波形是激振脉冲方向是相反的，反之则同相。 全断桩 全断桩实测曲线、波形与其它缺陷桩的波形是不一样，因为断桩所在位置，应力波无法往下传播，主要因在断裂处空气的波阻抗无穷大于混凝土波阻抗，而实测波形多次反射，反射时间间隔一致，并对反射信号就会自由震荡慢慢的衰减下去，故无法找出桩底反射。 以上是几种典型缺陷与完整桩的判断方法，必须要结合了解桩基成桩工艺，地质状况，桩的类型及形状等。为了判断位置及性质更为准确、可靠，须更进一步加强多方面对比试验分析。 模拟与工程实例验证分析 用低应变反射波法检测模拟桩 某大院内设有几根不同缺陷的模拟桩