桩基低应变完整性检测

桩基低应变完整性检测

引言

近几十年，我国工程建设蓬勃发展，桩基础在高层建筑、大型厂房、桥梁码头、海上钻井平台及核电站等重要工程中被广泛应用。由于桩基属于地下隐蔽工程，桩基施工过程中受到所处地质条件、施工技术工艺等多种因素的影响，成桩难免存在各种不足，影响成桩的质量和使用效果，比如缩径、扩径、离析或夹泥，甚至断桩等不利缺陷。如何快速、准确的评价桩身质量，是桩基检测工程一直所关注的话题。而低应变检测具有设备简单轻便、检测快速等优点被广泛应用于桩基检测工程中。

技术原理

反射波法检测是建立在一维波动理论基础上，在数学上模拟桩的一维应力波传播，计算反射、透射和波的叠加，根据波形的异常情况推断桩的完整性。

反射波法检测，是通过敲击桩顶，产生的应力脉冲以波的形式沿桩体传播，应力波在传播的过程中遇到桩体界面变化时，将表现为桩身阻抗变化而产生反射波，通过安装在桩顶的传感器接收到波的变化，由应力波沿桩身向下传播遇到有缺陷的界面或到达桩底产生反射然后返回桩顶的时间来判断桩身内的缺陷位置。对于嵌固于土体中的桩，由于桩长L一般远大于桩径d，因此，将桩作为一维弹性值杆，考虑桩土相互作用，则桩身质点振动速度v（x，y）满足下面的一维波动方程：

在式（1）中：χ-振动质点到震源的距离；t-质点振动的时间；k-桩周土弹性参数；c-桩

周土阻尼系数；A-桩的截面积；C-纵波在桩中的传播速度，且满足关系，其中ρ为桩的密度；E为桩的弹性模量。

应力波在桩体中的传播时间（Δt）及桩长（L），可用下式计算出不同岩土介质中桩的纵波波速：

布置方案

根据桩径大小，桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点：实心桩检测点宜在距桩中心2/3 半径处：空心桩的激振点和检测点宜为桩壁厚的1/2，激振点和检测点与桩中心连线形成的夹角宜为90°

检测采集数据时需要注意的地方主要有以下几点：

1.安装传感器部位的混凝土应平整；

2.传感器安装应与桩顶面垂直，应与锤击点保持在一个水平面上；

3.用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度；

4.传感器安装位置应远离钢筋笼的主筋，以减少外露主筋对测试产生干扰信号。若外露主筋过长而影响正常测试时，应将其隔短；

5.传感器与桩头的粘结，要求越近越好。

图1 桩基低应变检测布置示意图

工程案例

勘察内容：广州某幼儿园桩基检测

装置说明：低应变检测设备

勘查结果：广州某幼儿园地基基础全部采用预应力管桩，共计76根，设计桩径φ500，设计桩长30~40m，桩身砼设计强度等级C80，桩端持力层为强风化混合层，单桩承载设计值1700KN。本次共抽检5根工程桩，测试结果见表1.

桩号低应变检测结果

13桩顶下11m左右存在明显缺陷

26桩顶下11m左右存在明显缺陷

43桩顶下6m左右存在轻微缺陷

64桩顶下11m左右存在轻微缺陷

71桩顶下11m左右存在明显缺陷

特征波形图见图2：

图2 低应变检测波形图

从上图中可以看出，在11m处左右，存在一个较强的反射波，说明此处存在这一个叫明显的缺陷。

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