低应变反射波法在钻孔灌注桩检测中的应用分析探讨.docVIP

低应变反射波法在钻孔灌注桩检测中的应用分析探讨 　　摘要:本文主要是从理论结合工程实例,对低应变反射波法在某工程钻孔灌注桩检测中的应用进行分析和判别。阐述总结了低应变反射波法动测技术在钻孔灌注桩完整性测试过程中的注意事项及相关建议。 　　Abstract: This paper analyzes and judges the application of low strain reflected wave method in bored pile testing of a project, summarizes cautions and related suggestions of low strain reflected wave method dynamic measurement techniques in the completeness testing process of bored piles. 　　关键词:反射波法;钻孔灌注桩;检测;缺陷;分析 　　Key words: reflected wave method;bored piles;detection;defect;analysis 　　中图分类号:TU712+.3 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)16-0098-01 　　 　　0引言 　　随着我国建筑业的迅猛发展,采用桩基础的工程日益增多,钻孔灌注桩因其有独特的优点在建筑工程中仍比较常用。然而,钻孔灌注桩成桩质量不易控制和保证,容易在灌注混凝土过程中,出现断桩、缩颈、露筋、夹泥和离析等质量缺陷。所以对钻孔灌注桩桩身完整性的检测显得尤为重要。反射波法低应变检测桩身完整性已应多年,并在不断的完善之中。 　　1低应变反射波法检测桩身完整性的应用原理分析 　　基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是:通过在桩顶施加激振信号产生应力波,该应力波沿桩身传播过程中,遇到明显波阻抗界面(如桩底、断桩或严重离析等部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩颈)部位,将产生反射波,检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征,就能判断桩的完整性。当桩嵌于土体中,将受到桩周围土的阻尼作用,桩的动力特性满足一维波动方程,纵波在桩中传播的速度Vp与桩的质量密度ρ的关系如下:Vp=(1) 　　式中:Vp为纵波在桩中传播的速度;ρ为桩的质量密度;E为桩身弹性模量。当在桩顶施加瞬间外力F(t)时,桩内只存在下行波,波在不同的波阻抗面上发生反射。从式(1)中,可推导出应力波在桩体中停留的时间及其对不同介质桩的纵波速度:Vp=2Ltb(2) 　　式中:L为桩长;tb为桩底反射波到达时间。当桩身存在缺陷或断桩时,各界面反射波使曲线变得复杂。认真分析波形并选出可靠的缺陷反射时间t,从而得到缺陷部位距桩顶的距离:L=Vpm×t2(3) 　　式中: Vpm为同一工地多根已检合格桩桩身纵渡速度的平均值;t为缺陷反射时间;在具体应用时,将作出如下假定:①桩身是一根弹性杆件;②桩在纵向振动过程中,其横截面始终保持平面,并忽略桩的纵向变形,即同一截面上的各点仅在桩的轴向作相等的位移;③忽略了桩身内、外阻尼和桩周表面的摩擦力的影响。基于上述假定,在外力作用下,桩轴向位移是纵向坐标X和时间T两个变量的函数,可用一个二阶偏微分方程来描述:-c=0(4) 　　式中:u为桩身轴向位移;C=,其物理意义就是应力波在桩身中的传播速度;E为桩身弹性模量;ρ为桩身质量密度。 　　在应力波作用下,桩身产生运动,其质点的运动速度V取决于应力的大小和材料特性:ν=(5) 　　将(5)变换后乘以桩身面积A可得下式:=αA==Z(6) 　　式(6)中:Z为桩身的截面力学阻抗。一维波动方程(4)的波动解为:U(X,t)=F(X-ct)+G(X+ct)(7) 　　设弹性波从一种介质传播到另一种阻抗不同的介质,传播方向垂直于界面,当弹性波到达界面时,不论对于第一种介质还是第二种介质,都会引起一个扰动,分别向两种介质中传播,传回第一种介质的波为反射波(BR),传入第二种介质的波叫透射波(BT),入射波记为BI,见图1。 　　在分界面处由力平衡及速度连续条件得:F1+FR=F(8) 　　因此有:VI+VR=VT(9) 　　Z1V1-Z2VR=Z2VT(10) 　　K==(11) 　　式(11)中:K 为反射系数;ρCA为桩身混凝土广义波阻抗;ρCA为桩身缺陷和桩底岩土部分的广义波阻抗。 　　2反射波法低应变现场测试与信号处理 　　对桩头表面作预处理是反射波法现场测试的首要工作。在施工中,必须将桩头的浮浆截除,并一直露出新的平整的混凝土为止。并用角向磨光机磨出若干点,以便安装加速度传感器。桩头处理的效果直接影响着桩体检测的准确度。传感