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在挖孔灌注樁中無(wú)損檢測(cè)的運(yùn)用論文
摘要：挖孔灌注樁的無(wú)損檢測(cè)通常采用低應(yīng)變及聲波透射法，本文提出了影響檢測(cè)質(zhì)量的幾個(gè)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：挖孔樁：低應(yīng)變：無(wú)損檢測(cè)
一 概述
樁的作用是將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到土的深部較堅(jiān)硬、壓縮性小的土層或巖層，挖孔灌注樁除了具有成本低、施工條件適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)外，可以同時(shí)開(kāi)挖�；ハ嗖皇苡绊懀梢郧逦目吹酵翆觾�(nèi)部的結(jié)構(gòu)層次，由于可以制作成擴(kuò)底、方形等各種形狀具很強(qiáng)有很高的承載力和側(cè)向抗滑性。
挖孔樁的檢測(cè)一般使用低應(yīng)變法和聲波透射法，低應(yīng)變一般是指瞬態(tài)激發(fā)方式的反射波法，它以檢測(cè)方便快捷、成本低的特點(diǎn)使其在樁身完整性檢測(cè)中占重要的地位。其假設(shè)前提為一維應(yīng)力波理論，研究對(duì)象為一維桿件中傳播的壓縮波，比較適合圓形截面并且樁徑不大的基樁。
由于挖孔樁的特點(diǎn)，其檢測(cè)同時(shí)具有很多不確定性，本文將從挖孔樁的護(hù)壁、擴(kuò)底、大直徑、灌注方式對(duì)無(wú)損檢測(cè)的影響進(jìn)行分析，對(duì)挖孔樁無(wú)損檢測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)并提出幾點(diǎn)建議。
二 低應(yīng)變檢測(cè)的幾個(gè)問(wèn)題
(一)樁的尺寸效應(yīng)問(wèn)題
低應(yīng)變反射波法的理論基礎(chǔ)是一維彈性桿縱波理論，其基本假設(shè)前提是激勵(lì)脈沖頻譜中的有效高頻諧波分量波長(zhǎng)與基樁的半徑之比應(yīng)足夠大。挖孔樁樁徑過(guò)大時(shí)該前提難以滿足，此時(shí)應(yīng)力波在樁內(nèi)的傳播變成了沿樁身各向的三維傳播，由此帶來(lái)的問(wèn)題是波動(dòng)傳播速度變大、能量主要集中在樁的頂面并且隨深度的增加衰減極快；低應(yīng)變檢測(cè)波形表現(xiàn)為首峰后的負(fù)向明顯，波形中剪切波、面波等干撓導(dǎo)致的無(wú)規(guī)則波動(dòng)明顯，樁底信號(hào)很難檢測(cè)，如圖2.1為一根2.5×3.0m樁長(zhǎng)33.3m的低應(yīng)變檢測(cè)波形圖，為小錘敲擊、加速度計(jì)檢測(cè)的波形，可以見(jiàn)到負(fù)向波幅度比入射的正向波幅大，隨后迅速衰減，不規(guī)則干擾明顯。特別是樁身出現(xiàn)局部缺陷情況時(shí)，應(yīng)力波在缺陷處的反射及衍射已經(jīng)變得相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)的一維特點(diǎn)很少，目前低應(yīng)變軟件的分析已顯得相當(dāng)困難。
另一方面，如果一味地采用增大波長(zhǎng)的激發(fā)方式以滿足波長(zhǎng)與基樁的半徑之比應(yīng)足夠大的前提，激勵(lì)脈沖的波長(zhǎng)與樁長(zhǎng)或缺陷位置長(zhǎng)度之比將變小，樁體的運(yùn)動(dòng)接近剛體，震動(dòng)的波動(dòng)性狀不明顯，難以準(zhǔn)確地檢測(cè)到缺陷特別是淺部缺陷，如圖2.2為一根1.5×1.8米、樁長(zhǎng)18.0米的低應(yīng)變檢測(cè)波形圖。
樁徑的大小、樁長(zhǎng)及激勵(lì)脈沖波長(zhǎng)三者的關(guān)系矛盾在挖孔樁中表現(xiàn)得尤為突出。檢測(cè)實(shí)踐表明，當(dāng)樁徑大于2.0米時(shí)，低應(yīng)變的各種大直徑樁測(cè)試效應(yīng)表現(xiàn)明顯，常規(guī)的低應(yīng)變已經(jīng)難以準(zhǔn)確地檢測(cè)基樁缺陷。
(二)樁的護(hù)壁擴(kuò)底的影響
挖孔樁護(hù)壁由于強(qiáng)度和樁身相當(dāng)，表現(xiàn)效果上形成了樁徑的變化，一般情況下樁基的施工資料很難對(duì)各部分的細(xì)節(jié)作詳細(xì)的記錄，應(yīng)該通過(guò)對(duì)各種情況的綜合分析對(duì)樁徑的可能變化進(jìn)行分析。
通過(guò)分析樁周地層的性狀對(duì)各種可能進(jìn)行分析。如：粘土層由于穩(wěn)性能良好，其孔壁容易穩(wěn)定開(kāi)挖，護(hù)壁一般厚度比較均勻；粉土層容易坍塌、地下水位以下的地層由于涌水的影響需要對(duì)孔壁進(jìn)行修補(bǔ)，經(jīng)常出現(xiàn)護(hù)壁較厚、不均的現(xiàn)象；較堅(jiān)硬的土層由于自穩(wěn)狀況特別好，局部甚至沒(méi)有用磚頭護(hù)壁。正確對(duì)各種可能情況的分析，可以在低應(yīng)變信號(hào)出現(xiàn)相對(duì)擴(kuò)徑、縮徑的時(shí)候客觀地加以排除，最終對(duì)反映樁身的缺陷信號(hào)進(jìn)行分析。
在接近樁底的擴(kuò)徑位置由于土層較好，一般沒(méi)有護(hù)壁，隨后到孔底進(jìn)行擴(kuò)孔，表現(xiàn)在低應(yīng)變檢測(cè)時(shí)樁身上樁底附近有一明顯的縮頸現(xiàn)象，值得特別注意。
例如：某小區(qū)工程的一棟樓，建筑面積7525平方米，共6層。設(shè)計(jì)為人工挖自孔擴(kuò)底灌注樁基礎(chǔ)樁，共105根樁，其中直徑為：800mm、900mm、1200mm、1300mm四種，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)10—15m，實(shí)際樁長(zhǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定以樁端進(jìn)入持力層≥1.0d(d為樁徑尺寸)為滿足設(shè)計(jì)要求�？辈靾�(bào)告，其層序自上而下為：(1)素填土：褐色、紫灰色，稍濕，松散狀態(tài)，局部頂面為耕土，結(jié)構(gòu)松散，為新近填土，含粘性土、碎石、巖石碎塊等。該層厚1.3—4.2m，分布于整個(gè)場(chǎng)地。(2)粉質(zhì)粘土：黃褐、褐灰，硬塑，該層厚2.2—4.5m。(3)含碎石粉質(zhì)粘土：黃褐，濕—稍濕，硬塑—堅(jiān)硬，為持力層。
該工地的低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果中，有20％的樁身在2.5—.5m出現(xiàn)明顯的同向反射(如圖2.4)，初步分析該對(duì)應(yīng)部位離析，施工單位對(duì)該結(jié)果提出異議，最后通過(guò)其他調(diào)查證實(shí)，3.5米以上由于土層較松散，又靠近地表，為了安全起見(jiàn)，施工人員對(duì)部分樁的護(hù)壁多砌了一層護(hù)壁磚，結(jié)果形成2.5—3.5米以上護(hù)壁較厚，樁身2.5—3.5米以下形成了相對(duì)的縮頸。
以上經(jīng)驗(yàn)表明：通過(guò)對(duì)同一工地的多樁測(cè)試信號(hào)進(jìn)行綜合分析，對(duì)同一部位經(jīng)常出現(xiàn)的異常應(yīng)認(rèn)真分析，先試圖在護(hù)壁的影響上多找原因，避免誤判。
(三)樁的灌注方式的影響
挖孔樁樁身混凝土用溜槽加串筒向樁孔內(nèi)澆筑混凝土，人工澆筑插搗密實(shí)。樁、護(hù)壁、土層形成了兩個(gè)自然的環(huán)形空間，同時(shí)由于樁的地下水位的變化，形成了比較大的地下水頭，兩個(gè)環(huán)形空間的水流，很容易形成水泥和骨料的分離。這種缺陷情況在低應(yīng)變的檢測(cè)中反映很弱，因?yàn)檫@種缺陷沒(méi)有形成明顯的物質(zhì)差異，機(jī)械波傳播的過(guò)程中沒(méi)有明顯的反射、透射的畸變。
如圖2.5低應(yīng)變測(cè)試中第2道的波形，樁身部份沒(méi)有明顯的異常表現(xiàn)，樁底信號(hào)明顯，分析為完整樁、1類。在隨后常規(guī)的鉆芯抽樣檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，4.3—4.7米處混凝土全大部份都是礫石骨料，很少有砂子和水泥膠結(jié)物，為嚴(yán)重離析，重新對(duì)原始測(cè)試的所有信號(hào)進(jìn)行了分析，圖2.6為該樁第3道的波形，發(fā)現(xiàn)4.36米處有微弱的缺陷表現(xiàn)，由于對(duì)挖孔樁信號(hào)缺陷反映不明顯的特點(diǎn)缺乏充分理解，引起了本次的誤判。三針對(duì)挖孔樁檢測(cè)的幾點(diǎn)技術(shù)要領(lǐng)
由于樁截面較大，波動(dòng)信號(hào)在樁內(nèi)衰減較快，其中有用的信息很弱，微小的濾波、平滑將會(huì)使信號(hào)面目全非，所以，抗滑樁低應(yīng)變檢測(cè)應(yīng)力求通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)手段使原始信號(hào)能直接反映樁身信息，信號(hào)不應(yīng)出現(xiàn)振蕩，無(wú)高頻雜波成份，儀器接地端應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書要求接地，杜絕外界交流干擾。
由于抗滑樁截面積較大，截面各部位的運(yùn)動(dòng)不均勻性也會(huì)增加，樁淺部的阻抗變化出現(xiàn)明顯的方向性，在樁頭對(duì)稱樁心位置，根據(jù)樁徑大小布置多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，使檢測(cè)結(jié)果能全面反映樁身完整性的情況也成為其一大特點(diǎn)。隨著工程進(jìn)展，多點(diǎn)布置檢測(cè)點(diǎn)的方法逐漸成為抗滑樁低應(yīng)變檢測(cè)的基本要求，但在應(yīng)用過(guò)程中也仍然存在著一些值得思考的問(wèn)題。
四 結(jié)論及建議
由于樁截面較大、護(hù)壁的隨機(jī)復(fù)雜性等原因?qū)е碌蛻?yīng)變檢測(cè)效果不太明顯，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)認(rèn)真細(xì)致，采用多種激發(fā)、多點(diǎn)檢測(cè)等方式，檢測(cè)分析應(yīng)充分考慮以上特點(diǎn)，分析波形中的所有信息可能產(chǎn)生的原因，才能得到準(zhǔn)確的判定，防止漏判。
應(yīng)該對(duì)低應(yīng)變的適用條件和局限性進(jìn)行分析。建議對(duì)重點(diǎn)工程、大直徑樁、復(fù)雜地層、地下水豐富地區(qū)的挖孔樁增加鉆芯檢測(cè)，在充分分析低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果及代表性的樁進(jìn)行抽樣檢測(cè)。
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