尺寸效应对基桩低应变完整性检测的影响内容介绍

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1、尺寸效应对基桩低应变完整性检测的影响内容介绍尺寸效应对基桩低应变完整性检测的影响内容介绍低应变反射波法是目前应用最广泛的基桩完整性检测方法,其理论基础为一维弹性 杆纵波理论。采用一维杆纵波理论的前提是激励脉冲的波长 与被检基桩的半径 R 之比应足够大(/ R 10) ,否则平截面假设不成立,即“一维纵波沿杆传播” 的问题转换为应力波沿具有一定横向尺寸柱体传播的三维问题;另一方面,激励脉冲 的波长 与桩长相比又必须比较小,否则桩身的运动更接近刚体,波动性状不明显, 从而对准确探测桩身缺陷位置产生不利影响。显然桩的横向、纵向尺寸与激励脉冲 波长的关系本身就是矛盾,这种尺寸效应在大直径桩和浅部严重缺

2、陷桩的实际测试 中尤为突出。基桩检测基桩检测- - 低应变检测内容介绍低应变检测内容介绍1桩的低应变检测目的 检测单桩的完整性，检查是否存在缺陷以及缺陷位置，定性判别缺陷的严重程度 （但对缺陷位置不能作定量判别） 2基本原理与方法 1）桩顶击发一压缩波，并向下传播，当遇到波阻抗界面（接桩部位、扩径缺陷， 桩尖）压缩波即反射回来。将桩顶接受到的各种反射波与击发波比较，根据时间差 及频谱特性即可判断波阻抗界面的性质。 桩顶激发可以是瞬态激发（如冲击）也可以是稳态激发，输入某一频率振动测得振 幅， ，然后改变激振频率，记录各频率的振幅，并绘制频谱图即可分析。 参考资料：桩基检测方法：目前国内外常用的

3、桩基检测方法： 钻芯检测法：由于大 直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用地质钻机在桩身 上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。 但这种方法只能反 映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面 积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的 35%，或作为无损检测结果的校 核手段。 振动检测法：又称动测法。它是在桩顶用各种方法施加一个激振力，使桩 体及至桩土体系产生振动。或在桩内产生应力波，通过对波动及波动参数的种种分析，以 推定桩体混凝土质量及总体承载力的一种方法。这类方法主要有四种，分别为敲击法和锤 击法、稳

4、态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法。 超声脉冲检验法： 该法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度 方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在 两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数， 并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。 射线法：该法是以放射性同位素辐 射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因 混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。 三种桩基检测方法的比较： 评价建筑物的质量优劣，基础

5、是个很重要的方面。为了监 督桩基质量，首先要求施工者填写一份“桩基施工记录”，成桩后还需要一系列检测。 “施工记录”包括：桩长、每米锤击数、最后 30 锤的贯入度，灌注桩还有砂、石、水泥的配 比等原始情况记录，以表示桩基施工时的技术参数。但这些记录往往难以保证其真实，这 是人所共知的。 桩基的质量最终表现在承载力上，静载试验无疑是最客观的桩基检 测方法，但因它是有损性检测，且检测周期长、设备庞大、费用高，实际上只能是小比例 抽检，而难以对桩基进行大比例的质量及承载力普查。所以静载试验不能成为桩基础质量全面检测的手段。 近年发展起来的高应变动力测桩（PDA）比之静载试验是轻便了一 些，并缩短了检

6、测的周期，其承载力的测算也得到认可，但根据规范也只抽检 2，可见 仍是一种因其设备庞大、费用昂贵而不能成为桩基础质量监督的“威摄性”仪器。低应变动 力测桩因其检测方法简便、费用低廉、速度快而不影响施工，因而可提高检测比例。但低 应变检测还不能判别拉的最终质量指标承载力，而只能从以下两个方面间接地佐证桩 的质量：一是桩身的完整性鉴别，包括缩径、扩径、断裂、离析及夫泥等施工技术；二是 用以表示桩的致密程度的波速，它既和施工技术有关，又和砂、石、水泥的配比乃至搅拌 是否充分有关，是划分桩的类别，即合格与否的主要依据。对于前者，低应变检测的技术 就设备本身已无可置疑，而对于后者，即波速就有问题，因为波

7、速表达式为式中：t 为应力 波从桩面传到桩底再反射到桩面的时间，由仪器测得的时间误差是可以满足精度要求的； L 为桩长，它只能取自施工记录表。由于显见的原因，记录桩长普遍大于实际桩长（管桩 问题较小） ，于是 L 偏大。则 Vp 偏高，可能把本属不合格的桩变成了合格桩。这是一个比 较普遍的问题，可见提供正确桩长的重要性。同时也说明一旦有正确的桩基施工记录，低 应变检测桩身质量可达到更好的效果。 单桩设计无非根据以下两个条件：设计的截面 积及相应的混凝土标号能否达到设计的承载力；桩周土和桩底的持力层能否共同承受由桩 身传递过来的荷截。就一般情况而言，单桩荷截及安全系数一旦确定，则桩的截面积和混

8、凝土的标号也相应确定；不同深度的土层力学参数一旦掌握，则桩的长度也相应确定。这 些都是很成熟的设计方法。 如果把设计是否正确归入图纸审查的职责，那么桩基检测 只剩下两个目的：桩身质量；桩周土的摩擦力加桩端土的承载力即原位土的承载力。如都 符合设计要求，则其承载力也合格。用这样的观点来看静载，可理解为是一个用设计目标 （单桩荷截）去证明桩和土的综合条件是否符合设计要求的过程，是一个反演的过程。能 不能用正演方法去测桩呢？亦即逐项验证桩的长度、最小截面积、混凝土标号以及原位土 的承载力？前面的叙述已说明，低应变检测可以验证第一个条件是否符合设计要求，如果 能再证明第二个条件也能符合设计要求，则此桩

9、的承载力也必然符合要求。 工程地质 勘察中的标准贯人是在可比条件下综合反映该土层承载力的方法。对于锤击桩（不论是管 桩或灌注桩） ，一旦打桩机机型确定，锤重和极管的几何尺寸也相应确定，而通常落锤的高 差也基本一致，因此，锤击过程，可理解为另一种“标准贯人”的过程（暂且称它为“桩贯”） ， 每米的锤击数正好反映了各层上的综合力学参数。它和终桩前的贯入度经适当的加权计算， 便是单桩设计中的第二个条件，亦即原位土层的承载力。当然“桩贯”比之“标贯”，显然误差 要大些。但它必竟是一个“原位贯入”，它所反映的是原位土层的力学参数。尤其在丘陵地 带，或土层较薄的地方，上层的水平方向变化较大，有限的工程地质

10、钻孔不能详尽地反映 土层变化的真实情况，因此，每个桩位的各土层力学参数都有差异。而原位“桩贯”又能弥 补这一缺陷。从这个角度讲， “桩贯”又比“标贯”更接近真实。 桩基的质量最终表现在承 载力上，静载试验无疑是最客观的桩基检测方法，但因它是有损性检测，且检测周期长、 设备庞大、费用高，实际上只能是小比例抽检，而难以对桩基进行大比例的质量及承载力 普查。所以静载试验不能成为桩基础质量全面检测的手段。近年发展起来的高应变动力测 桩（PDA）比之静载试验是轻便了一些，并缩短了检测的周期，其承载力的测算也得到认 可，但根据规范也只抽检 2，可见仍是一种因其设备庞大、费用昂贵而不能成为桩基础 质量监督的

11、“威摄性 ”仪器。低应变动力测桩因其检测方法简便、费用低廉、速度快而不影 响施工，因而可提高检测比例。但低应变检测还不能判别拉的最终质量指标承载力， 而只能从以下两个方面间接地佐证桩的质量：一是桩身的完整性鉴别，包括缩径、扩径、 断裂、离析及夫泥等施工技术；二是用以表示桩的致密程度的波速，它既和施工技术有关， 又和砂、石、水泥的配比乃至搅拌是否充分有关，是划分桩的类别，即合格与否的主要依 据。对于前者，低应变检测的技术就设备本身已无可置疑，而对于后者，即波速就有问题，因为波速表达式为式中：t 为应力波从桩面传到桩底再反射到桩面的时间，由仪器测得的时 间误差是可以满足精度要求的；L 为桩长，它只

12、能取自施工记录表。由于显见的原因，记 录桩长普遍大于实际桩长（管桩问题较小） ，于是 L 偏大。则 Vp 偏高，可能把本属不合格 的桩变成了合格桩。这是一个比较普遍的问题，可见提供正确桩长的重要性。同时也说明 一旦有正确的桩基施工记录，低应变检测桩身质量可达到更好的效果。测桩新途径分别求取桩身和桩周土的承载力单桩设计无非根据以下两个条件：设计的截面积及相应的混凝土标号能否达到设计的 承载力；桩周土和桩底的持力层能否共同承受由桩身传递过来的荷截。就一般情况而言， 单桩荷截及安全系数一旦确定，则桩的截面积和混凝土的标号也相应确定；不同深度的土 层力学参数一旦掌握，则桩的长度也相应确定。这些都是很成

13、熟的设计方法。如果把设计是否正确归入图纸审查的职责，那么桩基检测只剩下两个目的：桩身质量； 桩周土的摩擦力加桩端土的承载力即原位土的承载力。如都符合设计要求，则其承载力也 合格。用这样的观点来看静载，可理解为是一个用设计目标（单桩荷截）去证明桩和土的 综合条件是否符合设计要求的过程，是一个反演的过程。能不能用正演方法去测桩呢？亦 即逐项验证桩的长度、最小截面积、混凝土标号以及原位土的承载力？前面的叙述已说明， 低应变检测可以验证第一个条件是否符合设计要求，如果能再证明第二个条件也能符合设 计要求，则此桩的承载力也必然符合要求。工程地质勘察中的标准贯人是在可比条件下综合反映该土层承载力的方法。对

14、于锤击 桩（不论是管桩或灌注桩） ，一旦打桩机机型确定，锤重和极管的几何尺寸也相应确定，而 通常落锤的高差也基本一致，因此，锤击过程，可理解为另一种“标准贯人”的过程（暂且 称它为“桩贯”） ，每米的锤击数正好反映了各层上的综合力学参数。它和终桩前的贯入度经 适当的加权计算，便是单桩设计中的第二个条件，亦即原位土层的承载力。当然“桩贯”比 之“标贯”，显然误差要大些。但它必竟是一个“原位贯入”，它所反映的是原位土层的力学参 数。尤其在丘陵地带，或土层较薄的地方，上层的水平方向变化较大，有限的工程地质钻 孔不能详尽地反映土层变化的真实情况，因此，每个桩位的各土层力学参数都有差异。而 原位“桩贯”

15、又能弥补这一缺陷。从这个角度讲， “桩贯”又比“标贯”更接近真实。如果过去的施工记录表中的每米锤击数、总锤击数、最后贯入度是真实的，那么现在 便有大量的数据可供专家们进行研究，寻找和证明各种打桩机机型的土层承载力的“桩贯系 数”，但事实并非如此，而是大多数情况下都无法区分这些数据中哪些可信哪些不可信。为 获得正确的数据，尤其是贯入度，过去的做法是，对于一些重要的桩，在施工时建设方、 施工方、质监方共同在场一起监督。但这种数据不多，而且也无法查找。只有正确的数据 积累到一定程度，才可以建立起类似“标贯”的 “桩贯”与承载力关系式。一些试图用“低应变” 计算单桩承载力的科技人员，便是把附近的地质柱

16、状图和施工记录中的数据，结合桩身完 整性、致密度等各种因素综合考虑来计算。然而终因上述诸因素不够“量化”而使这种计算 受到“经验”和“判断”的制约而大大降低其可信度。而若其中某些参数本身不可信，那么这种 计算显然失去意义。目前，低应变检测已可独立判别扩径、缩径（最小截面积） 、离析、夹泥、断桩等桩 身完整性的检测。如果有正确的桩长，可正确地测定波速，从而推知混凝土的标号，而且为桩身完整性判断进一步量化研究提供了数据换言之，有了正确的检长，低应变测检的 分析水平可望进一步提高，从而最终能使俄应变桩基检测方法对桩身承载能力作出独立的 量化判定；一旦使“桩贯”与承载力的数学关系拟合到可供实际使用的程度，便可从真实的 打桩记录所给出的数据推知原位土的承载力。桩身和原位土二个独立的承载力参数中经加 权判定，取其小的，即是该桩的承载力。这是桩基质量监督的新的途径。低应变可以大比 例检测单桩，有了大比例的单桩质量的客观评价，无疑会促使桩