基樁低應(yīng)變檢測過程常見問題
1、基本原理
反射波法又叫應(yīng)力波法,是以手錘或力棒等激震裝置撞擊樁頂,產(chǎn)生一縱向應(yīng)力波信號(hào)沿樁身傳播,由傳感器(速度型或加速度型)拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號(hào),再通過一系列分析處理來判定樁身質(zhì)量。由于該方法受外界環(huán)境、人員素質(zhì)等多種因素影響,采集到的信號(hào)往往是包含多種頻率成分的動(dòng)態(tài)信號(hào),所以應(yīng)針對(duì)樁基檢測的各個(gè)步驟采取相應(yīng)的措施和手段,來獲取樁身響應(yīng)的真實(shí)信號(hào)。低應(yīng)變反射波法樁基檢測可分為兩個(gè)階段:現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)階段和室內(nèi)數(shù)據(jù)分析處理階段。
2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
2.1 樁頭處理
樁基測試依據(jù)的信號(hào)是由偶合在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮盏降捻憫?yīng)信號(hào),所以樁頭處理是取得結(jié)果的關(guān)鍵。在測試前,應(yīng)認(rèn)真清理樁頭浮漿及破碎部分,直到露出新鮮混凝土界面,且要求樁頭有一定的強(qiáng)度,至少應(yīng)在成樁后8~15天方可檢測。
2.2 傳感器的選擇及安裝
樁土體系的自振頻率是由體系的質(zhì)量和剛度決定的。在質(zhì)量一定的情況下,剛度越大,則體系的自振頻率越高;剛度越小則體系的自振頻率越低。在剛度一定的情況下,質(zhì)量越大,則體系的自振頻率越低;質(zhì)量越小則體系的自振頻率越高。目前,在反射波法測試中,應(yīng)用速度計(jì)和加速度計(jì)都取得了良好的測試效果。加速度計(jì)的頻帶寬,高頻特性較好;速度計(jì)的頻帶窄,但低頻特性較好。在現(xiàn)場測試時(shí),應(yīng)視具體工程、具體場合選用不同的傳感器,以期及時(shí)取得良好的曲線。通常在短樁、小直徑樁檢測時(shí)采用加速度計(jì),發(fā)現(xiàn)淺部缺陷,減少淺部“盲區(qū)”;在大直徑、長樁的檢測中采用速度計(jì),取得深部缺陷及良好的樁底反射信號(hào)。但在實(shí)際工程中,宜將兩種傳感器配合使用,以彌補(bǔ)不足。并可采用速度計(jì)進(jìn)行普檢,對(duì)有懷疑的樁采用加速度計(jì)配合檢測,進(jìn)行曲線對(duì)比,作出評(píng)判。安裝傳感器時(shí),應(yīng)當(dāng)使傳感器縱軸線與樁縱軸線相平行,保證傳感器與樁頂平面垂直,使接收到的縱波信號(hào)無畸變。傳感器與樁頂?shù)呐己蠎?yīng)采用熟石膏粉、橡皮泥、黃油等粘合劑,使傳感器與樁頂嚴(yán)密合為一體,以免產(chǎn)生振動(dòng)雜波。
2.3 激震方式的選擇
理論和實(shí)踐都證明,不同的激勵(lì)方式將產(chǎn)生不同的效果。樁身中各處的響應(yīng)是由于激振而產(chǎn)生的,激振不僅要產(chǎn)生一個(gè)具有一定能量的應(yīng)力波沿樁身傳遞,更重要的是要考慮其激振力的脈沖寬度。一般來講激振能量與脈寬取決于激振工具的重量、外形尺寸、錘頭材料及打擊力度,因?yàn)檫@些參數(shù)決定力脈沖作用時(shí)間。作用時(shí)間越短促,其力脈沖時(shí)間越窄,所含的高頻成分越豐富;反之作用時(shí)間越長,其能量將主要集中在低頻范圍,認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)是正確把握激振的關(guān)鍵。如鐵錘敲擊樁頂激發(fā)的脈沖窄而尖,其激發(fā)頻率相對(duì)較高,對(duì)于檢測短樁及發(fā)現(xiàn)淺部缺陷有好處;尼龍錘或橡皮錘或木錘激發(fā)的脈沖寬而低,激發(fā)頻率相對(duì)較低,對(duì)于發(fā)現(xiàn)深部缺陷及長樁樁底反射有好處。所以,在檢測過程中應(yīng)根據(jù)不同的目的選用不同材質(zhì)、不同重量的錘擊震。
2.4 濾波技術(shù)
目前在樁基檢測中濾波技術(shù)應(yīng)用*多,尤以低通濾波為先。對(duì)干擾雜波較豐富的曲線,使用濾波手段會(huì)取得令人欣喜的效果。通常根據(jù)頻域中的頻率成分的存在,采取不同的濾波手段。一般對(duì)于短樁、小直徑樁采用的低通濾波值較高;而對(duì)于長樁、大直徑樁采用的低通濾波值較低,這樣可使樁身的響應(yīng)曲線更為明顯。
2.5 曲線放大
目前在樁基檢測放大技術(shù)中有線性放大和指數(shù)放大兩種手段。線性放大可使細(xì)小的缺陷明顯,而指數(shù)放大則可使各反射面相對(duì)明顯,各有千秋。線性放大對(duì)于缺陷定量化有好處,而指數(shù)放大有時(shí)會(huì)使曲線畸變。通常采用線性放大使不明顯的反射線性增大,了解缺陷程度,應(yīng)用指數(shù)放大來定性分析不明顯的界面反射。
2.6 缺陷處信號(hào)重復(fù)反射問題的認(rèn)別
如果缺陷存在的部位位于一半樁長以內(nèi),則會(huì)產(chǎn)生二次反射疊加于曲線上,對(duì)這個(gè)問題應(yīng)當(dāng)認(rèn)真區(qū)分否則會(huì)產(chǎn)生誤判。一般來說,缺陷處重復(fù)反射的信號(hào)具有等時(shí)距的特點(diǎn)。如果存在反射界面等時(shí)距的現(xiàn)象,則就有重復(fù)反射的可能。
3、工程實(shí)例
3.1人工挖孔樁護(hù)壁對(duì)實(shí)測波形的影響　
某廠集體宿舍采用人工挖孔樁，樁徑為l000mm，設(shè)計(jì)樁長為10.0m，護(hù)壁每段高約1.0m。反射波實(shí)測波形約在1.3m開始有周期性振蕩，但是可以明顯見到樁底反射。由于判定的缺陷深度在淺部，于是，我們建議工地對(duì)該樁缺陷進(jìn)行鑿除處理，然后重測，進(jìn)一步對(duì)該缺陷以下部位進(jìn)行完整性普查。該工地甲方和施工方給予了積極的配合，但鑿到判斷的缺陷位置仍未發(fā)現(xiàn)有離析、蜂窩等缺陷出現(xiàn)，而發(fā)現(xiàn)在其附近位置恰好為護(hù)壁接壤處，且樁身垂直剖面呈梯形。此時(shí)，對(duì)該樁鑿平打磨后重測，淺部沒有缺陷反射波，由此可確定一次檢測的周期性反射波由護(hù)壁引起。
3.2豎向裂紋對(duì)實(shí)測波形的影響　
某大橋改造工程，基礎(chǔ)仍利用原基礎(chǔ)鉆孔灌注樁，樁徑1200mm，為了解這些舊樁的樁身完整性，采用反射波法進(jìn)行完整性普查，普查中發(fā)現(xiàn)有部分樁動(dòng)測曲線凌亂無規(guī)律，初步判斷為淺部缺陷，引起缺陷的具體類型未能確定。在進(jìn)行動(dòng)測的同時(shí)，我中心對(duì)這些舊樁進(jìn)行抽芯取樣，以了解其砼強(qiáng)度。在抽芯取樣過程中，發(fā)現(xiàn)這3根樁芯樣豎向裂開，樁頭經(jīng)徹底沖洗干凈后，可見豎向裂紋橫貫整樁截面。后來發(fā)現(xiàn)動(dòng)測曲線凌亂的樁均有此現(xiàn)象，據(jù)我們推測，豎向裂紋可能是因拆除舊橋時(shí)采用定向爆破而產(chǎn)生。于是我們建議對(duì)這些樁再向下鑿除2m后重測，重測結(jié)果顯示淺部的缺陷問題消失了，樁底反射清晰，動(dòng)測效果十分理想。
3.3淺部橫向裂紋對(duì)測試波形的影響
某廠房工程，采用預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑為400mm，在進(jìn)行反射波測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)靠路邊高出地面1.3m的樁淺部斷裂。為進(jìn)一步查明該樁的完整性，在施工方的配合下，鋸去斷裂部分重測，從曲線上分析，在1.2m仍存在裂紋缺陷。但值得注意的是，開挖并對(duì)該部位洗凈后，并未發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，距樁頭 1.5m以上部位全部清洗干凈后，問題終于顯露出來，實(shí)際上裂紋是在距樁頭僅 0.3m處。
3.4土阻力對(duì)實(shí)測波形的影響
某廠采用預(yù)應(yīng)力管樁 ，樁徑300mm，設(shè)計(jì)樁長15m，自上而下地層情況為：①素填土，②粉質(zhì)粘土，③粉土。該工地動(dòng)測 21根樁，無論我們使用 lkg的尼龍頭小手錘，還是使用15kg重的力棒，均未能得到較理想的樁底反射。沙頭某花園也采用預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑 500mm，設(shè)計(jì)樁長42m，地層自上而下為：①素填土，②粉質(zhì)粘土，③淤泥質(zhì)土，④粉砂，⑤淤泥質(zhì)土，⑥礫砂，⑦礫砂混卵石，⑧強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。2007年 11月，現(xiàn)場對(duì)該工地的其中5根樁進(jìn)行反射波法動(dòng)測，從動(dòng)測曲線看，樁底反射清晰明顯 。通過這兩個(gè)工地對(duì)比可以看出，雖然低應(yīng)變沖擊能量小，所激發(fā)樁周土阻力很小，但樁周土阻力特別是動(dòng)土阻力對(duì)應(yīng)力波傳播的影響非常，導(dǎo)致應(yīng)力波迅速衰減。
3.5人為因素的影響
某公司辦公樓擴(kuò)建工程采用鉆孔灌注樁，總樁數(shù) 20根，設(shè)計(jì)樁長 34m，樁徑 800mm，樁身強(qiáng)度C25。20根樁反射波的平均波速約3700m／s，其中有兩根樁在施工方提供的樁長位置未見樁底反射。而在25．7m(以平均波速計(jì)算)處有同相反射波，根據(jù)《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106一2003)，這兩根樁屬于Ⅲ類樁，應(yīng)采取其它方法進(jìn)一步抽檢以確定其可用性，具體方法包括抽芯、高應(yīng)變驗(yàn)樁或者靜載試驗(yàn)。如果采取這些方法，會(huì)拖延工期，而且該工地在公路邊，已經(jīng)開挖，在雨季的時(shí)候土層容易坍塌。為此我們向施工方了解情況，經(jīng)過復(fù)查，這兩根樁的實(shí)際長度是27m(破樁到承臺(tái)底標(biāo)高后約為 26m)。按實(shí)際的樁長再分析這兩根樁，25．7m處的反射波為樁底反射，波速接近 3700m／s，屬于 I類樁。提交報(bào)告后施工如期進(jìn)行。
4、結(jié) 論
(1)分析樁身缺陷要結(jié)合樁型，施工工藝，參考施工記錄；
(2)由于淺部缺陷或樁頭存在的不良因素，反映在實(shí)測曲線上，其形態(tài)千差萬別，在現(xiàn)場應(yīng)仔細(xì)觀察，記錄測試樁頭的情況，盡量在現(xiàn)場即時(shí)查找原因，無法解釋的不要勉強(qiáng)提供結(jié)果；
(3)對(duì)實(shí)測波形分析時(shí)要結(jié)合地質(zhì)資料，考慮土阻力，特別是動(dòng)阻力的影響；
(4)對(duì)施工方提供的資料要認(rèn)真查閱，如果發(fā)現(xiàn)特殊的情
況，可以跟施工方多溝通，不要輕易下結(jié)論，造成不必要的麻煩。