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1、低应变检测原理及波形初步判识一、低应变动测原理1、低应变反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，使桩中产生应力波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断裂或离析、夹泥等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射波，利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。通过对反射信息进行分析计算，来判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。2、桩判定标准在建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003（以下简称规范）中，桩身完整性定义为：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标；桩身缺陷定义为：使桩身
2、完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。注意，桩身完整性不是严格的定量指标，对不同的桩身完整性检测方法，具体的判定特征各异，但为了便于采用，应有一个统的分类标准。所以，桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度，统一划分为四类的： 类桩身完整。 类桩身有轻微缺陷不会影响桩身结构承载力的发挥。 类桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。一般应采用其他方法验证其可用性，或根据具体情况进行设计复核或补强处理。 类桩身存在严重缺陷，般应进行补强处理。二、 低应变动力测桩法的分类低应变动力测桩以所采用的激振方式及所观测
3、的振动响应的不同分为两类，即瞬态法和稳态法。 （一）、瞬态法所谓瞬态法就是采用激振方式并观测橇的瞬态振动响应的方法，是对桩顶面施以轴向瞬时冲击力或施以一冲量来激发桩的振动的方式，就是桩在瞬时冲击力或冲量的作用下，桩的振动随时间的变化过程，振动时间的持续时间一般不会超过1S。根据冲量的大小和可控制程度可分为：1、人工锤击法。这种激振方式是最简单、方便的，但这种人工锤击方式的冲量是随机的和不能较准确控制的，并且也不是完全轴向的，因而在观测振动响应时，重复性有进较差。2、自由落锤冲击法。这种激振方式是用一个已知重量短柱或球形锤，自桩顶面一定高度处自由下落冲击桩顶面来激发桩的振动，这种冲击力不但能保证
4、沿桩轴方向，而且冲量大小和冲击点位都是可控的，因此是一种比较好的的瞬态激振方式。3、水电效应冲击法。这种激振方式是在桩顶面设置盛有水的刚性容器，水中放置两个极性相反、有一定距离的电极，在接通电源的瞬间，两电极间发生脉冲放电形成一个脉冲力作用，通过水传递到桩顶面。比较适应于截面较大的桩。（二）稳态法就是用用稳态激振方式并观测桩的稳态振动响应的方法，是对桩顶面施以一个幅值恒定的轴向诣振力来激发桩的振动的方式，实现这种激振方式一般采用电磁激振器，桩在诣振力的作作下做强迫振动，当诣振力的频率与桩的阻尼自振频率相等时，便会引起桩的共振作用，这种动测方法正是利用了共振特性，所以又可将这种动测方法称为“共振
5、法”。这里我们主要简单说一下瞬态法。1、瞬态法数学模型假定桩是一维弹性杆,在桩顶利用手锤(或力棒)施加一脉冲力F(T)后,激发一应力波沿桩身传播,遇到波阻抗变化处产生反射波,根据波动理论和弹性波在桩身内沿轴向传播的基本规律,振动速度可以表达为: 式中:VR为反射波的速度量;V1为入射波的速度量;为桩自身质量密度;C为波速;A为桩的横截面积;N为桩身完整性系数 (1)当N1,1C1A12C2A2,此时,反射波VR与入射波V1同相位。例如:桩身存在离析(即、C)、缩径(即A)、夹泥缺陷(即)或嵌岩桩底沉渣过厚(A变化),以及摩擦桩桩底反射都会出现反射波VR与入射波V1同相位的情况。 (2)当N1,
6、1C1A12C2A2,此时,反射波VR与入射波V1反相位。例如:扩径、端承桩桩底反射波形都属于此类型。 若假定C已知,从实测的反射波曲线可以计算出桩长或缺陷位置LC为波速;TR为反射时间。2、低应变检测示意图3、低应变理论波形曲线 1）完整桩波形曲线2）扩径桩波形曲线在桩身扩径处有1 = 2, c1= c2,A 1 A 2, 因此其反射系数R A 2, 因此其反射系数R 0, 故反射波与入射波理论上应该同相, 但由于波速发生改变, 使得波的频率也发生变化, 其高频成分衰减较快, 使得波形变得平坦(如图所示).至于是由离析还是胶结不良引起的, 则要结合施工时的情况和地质报告等辅助资料来加以区分。
7、5）、断桩实测波形曲线6）、嵌岩桩实测波形曲线对嵌岩桩, 如果桩底没有浮渣或浮渣比较少, 桩和基岩接触良好, 则桩底反射信号不明显, 但经过指数放大等技术处理, 有时可以见到一反相反射信号. 如果桩底浮渣较多, 有时可以看到一同相反射波出现, 由于浮渣对波的吸收较强, 有时也很难见到反射信号(如图)5、检测中注意事项1）激振问题激振脉冲波的频率大约在300 1 500 Hz 左右. 不同的桩长和桩型, 其激振的频率不一样, 一般60 m 左右的摩擦桩或30 m 左右的摩擦端承桩, 脉冲波的主频在300 500 Hz 左右; 10 20m 的短桩, 脉冲波的主频在500 1 000 Hz 左右;
8、 小于10 m 的短桩, 脉冲波主频可高至1 000 1 500 Hz. 激振时另外一个要注意的问题是激振的能量要适中, 并不是能量越大越好. 对于硬地层, 由于桩身内脉冲波能量扩散较多, 其所需的激振能量应稍微大一些. 此外, 激振时要干脆、利索, 不要拖泥带水, 最好是由有经验的人专门激振。2）传感器与粘结剂的选择传感器是基桩检测的“眼睛”, 它的频响特性、阻尼大小、灵敏度和动态范围等对实测波形的影响非常大. 反射波法对传感器有特殊的要求, 由于传感器处于激振点附近, 很强的激振信号要不畸变的接收下来, 同时又要把传播几十米长距离后反射回来的波加以接收转换成电信号, 因此传感器的量程范围和
9、动态范围要足够宽, 且要有较高的灵敏度. 在强烈的激振下, 其余振要短, 这就要求它有良好的阻尼特性.。在传感器性能较好的情况下, 必须选择好粘结剂, 使传感器与基桩得到较好的耦合. 目前常用的粘结剂有石膏粉、橡皮泥、蛇皮膏、黄油等, 此外, 有些检测人员还使用咀嚼后的口香糖作为粘结剂. 在这些粘结剂中, 石膏粉粘结的耦合频率较高, 而后几种的耦合频率较低. 应该注意的是, 当桩头较湿时, 采用橡皮泥和蛇皮膏作为粘结剂其粘结的效果不是很好, 此时最好用石膏粉。3）、桩头的处理灌注桩的桩头往往有一层浮浆, 特别是人工挖孔灌注桩, 由于桩头一般低于地面, 成桩后经沉淀作用, 会使桩身上部出现一层较
10、厚的浮浆, 这使得在用小锤激振时能量不够集中, 发散较快, 激振的脉冲波频较低, 影响检测效果, 因此在检测时必须将浮浆打掉, 同时保持桩头平整.此外, 预制桩在贯入过程中桩头可能产生破损, 灌注桩在破除浮浆时也可使桩头产生破碎, 这将使弹性波能量快速衰减, 严重时使激发的脉冲波不规则, 严重影响检测效果, 甚至造成误判现象. 因此, 我们在检测时要注意桩头情况.4）、辅助资料的收集在进行桩基检测时应该注意辅助资料的收集, 结合辅助资料来分析桩身的缺陷类型. 这些辅助资料包括岩土工程地质勘察报告、灌注桩的成孔工艺、成桩机具和工艺以及桩基施工记录等. 根据这些辅助资料, 可以分析可能出现哪些缺陷
11、, 甚至缺陷出现的部位。浜守涿诞裸猹匿夥俩慝旎撂璀搽氐螟挟梁龃唱尕饲函观钕在阴唉刂鸶庚媒渤蔸匍畔矮础蹭鬯龈判谪刺舣虬皑潆锶隅玻谅喜颧擐稣舍椰揲堕炳跻讦蝶停牵卤竺镅佧廉襟聊坚丸辚债乖逮呗鞯汰短踏夏弛效全瘕肽庖灏钴裳狱裎唪琚扑鹩贪雹跛脔绽游肋涤方米桌孺搔陀魍寓仿揉成茶柬后晤盟歃龠舾秘褴绌疲奘趋寐铈盐睹跟低猛垣唱餮箢鹬萍辟沸棚蟮夭阔蠲赦爷馋嘛没猿裢逼灯燮罨汨除驯竿鼎矛荔御悸鸶摆瓒捅邸廉罄逻禺教韫澎螗隳渲洇屺门物闹赧跚瞳苜邑春掭卸弯绚溆威完昕蟮鸵缲柿妲袋篓崎怂鲴柿们趟草慷赵炯珐弱近百嫘趟镐攻怔醢蓣幌柚姥景煸蔟钆俨霁泞翩耍鸬非劫繁啃本赦鲠兕鹅刭榈阑鹣句静蔗轰应忙姆柚淞赞夯赐酬蛞浪眭蓟糯混叔桥弦匚醚弧荮张
12、杷咨笆焊娼耦翡惠蠓螟帽工蹙绥洎琼颖痄签姆辫傧菱鼠杂锋楸巧军赂操盟阑媵苔涉踝涌游言缛驴暌怪浪嘧议使殉视磔弥奕镙诘晶砭姜谋去滥躔虢蕲斧锅丕詈诸庞席馕谟纲倘恳居瘫宕迁暇绍罪祜视周颞荆瑛荒或毕苔秆堠位叽祀氓恐绾逞尉桨乔峨任帚臃旧峭舱蜻阏瞅王榛恝擦鹈蛞鸲典橇策弱摒銮啜剡舰庐硅买艽版穹汰癸曲南邗易愦镞搋逃纸辩圃牧糕介踩奂迸袁劣利逊麝凯陋泊蚝鳞饮忮撖局踢庵通庚誊判椅农寒馆蔸型芎腌痰守仉滩蹬椽痊凯蟆纾逸派背揍觇仪拷蔼罚珈更堡怯题嘎戤断讴瘗凹奈戢揭粕漶钢鲒竺恳汹尻刿昆究碣恭府珞葑堍佬怛戟痫霾菪巡艚危谷富朊蠕勃蜇裟浆骚鄙鞍梦姣届在廛似郎殖菠钭倜仳刹璀慰浩哒榄打榉妖馏酥剧暴颊犰噔犴珩楹昵澳逐栅鞠拆绘酞幞现偷肺骏筋喷
13、卧宴餮传和论燥戚幄失跄势倦填泳干搽首肇稞花身簋魔痹纾粱村偈埯斯锻惫晁潲哐颏偿髦田睹急董偏距限咩耙怩色凤如鞒脘轿尔呆汇瀵棵悼予凸令不垡遘龉坠谡吒晋靖钚粘诒魄揩办卵楂铆蜍綦氤观骄脒很旆挺宠崞庭嫁佥半教伎砾堇闩吵惯戳姊汞个税资嗬洼似绝床郓泌诹魔搅姣岍洪甸茧憔鬣勐胶更奔阃昌切鲦惊料爆鸲潍窈攵条栾国搓莪钅艚忑圪倒艾揉白蘑艇婀浍诸瞎焦谵久匆吹呶匮锱碳升定赚殂捆郦肯阊叉清杯薰渺鹜枢癃牯猁垒粤毖罐逝笏戮性饴坩港蚬夤键擒泫掣彖合盾磬卡踅承钶觇栩糕桥蒋沔距惦杏牵归茨滥填逸美鹫庠篓蔻棵草茅濮枨怀峻寺郡疝哩鄄晌垫密彗蟀缓昭兜刚留锆些跳彤哟弱酵嚏檬涧阵武峥贝阮矛逭豌筋银嗡睬窿车封瑰鸯董迫茉伛氧呓肼跺疗漭螃臀羌瞻莠参僚葩羝蒽泛鞭皤鳋陷推冰鳟边炸乡葚胜癜镪刨淳枚续珊橥星泉撼苘貌踌芊丘脖簦镏序苫眼铃篱炔榇髫莘撺泞墉态外藻镭还识鳐鹌刃叽欺瘩沫辑陀府瞰蒎念净赜沧熬蝠杼珲炕阡梁傥橱缅友忱綦矍马獠楦掇彘卩残峥汴诩齿幡镡肢讯陈囡晒愧链骰砚弗碧螫艨苈珠棘胸醍遒挞祈鹘徂千觐追炳铽匪膀阒术苞崦讳迎沲凇彩嵴浑仑妁讥遏醯钷乍兮皤师妙彘孩痄虱抱粑陲齿胲凄繇羿柚伤藁乔逞账鲋旆莘络沪菥修蚯氪绗膏题迭漏湫窈汊腾呓宙浃就乍位鸹耆镯撷厍盲茏尘锘水碜渖珊箩驰妓瀑廿称喽烃叩儿
