低應(yīng)變反射波法建筑工程論文
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1.1原理
該方法是在應(yīng)力波理論的基礎(chǔ)上形成的，主要用于判斷樁身的完整性，可快速查出樁長(zhǎng)是否符合要求、樁體是否存在質(zhì)量缺陷、混凝土強(qiáng)度等級(jí)如何。在檢測(cè)時(shí)，通常借助力錘或力棒在樁頂敲擊施加壓力，產(chǎn)生的應(yīng)力波便沿著樁體向下傳播，直至樁端產(chǎn)生反射。應(yīng)力波在傳播時(shí)，若中途遇到縮徑、離析等缺陷時(shí)，同樣也會(huì)產(chǎn)生反射。樁頂?shù)膫鞲衅鲃t負(fù)責(zé)接收這些反射波信號(hào)，經(jīng)專(zhuān)業(yè)儀器放大后加以分析處理，將信號(hào)描繪成曲線圖的形式供技術(shù)人員觀察判斷。曲線特征可較為準(zhǔn)確地反映出樁體狀況，根據(jù)平均波速可估算混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。
1.2流程
在準(zhǔn)備階段，主要是選擇并調(diào)整儀器、收集相關(guān)資料等工作，必須確保全部工作都到位，否則將給測(cè)試結(jié)果帶來(lái)不利影響。開(kāi)始檢測(cè)時(shí)，需再次檢測(cè)全部用到的儀器設(shè)備，合理設(shè)定各項(xiàng)參數(shù);對(duì)樁基進(jìn)行清理，確保樁頂平整清潔;正確安裝傳感器后，根據(jù)要求選擇能量激振;采集反射信號(hào)并進(jìn)行分析，最終得出結(jié)果。
2低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用要點(diǎn)
2.1樁頭的清理工作
樁頭是施加荷載及接收發(fā)射波信號(hào)的關(guān)鍵，必須做好清理工作。很多灌注樁在成樁時(shí)都會(huì)在樁頭留有浮漿，對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)確性影響較大，甚至?xí)霈F(xiàn)反向脈沖。所以測(cè)試人員決不能偷懶，置浮漿于不顧，而應(yīng)及時(shí)清理，將浮漿鑿除。傳感器要安放在樁頭，為方便安裝，同時(shí)也為了提供一個(gè)良好的錘擊平面，有必要對(duì)樁頭進(jìn)行打磨，確保樁頭平整光潔，沒(méi)有裂紋、破碎等現(xiàn)象。
2.2正確安裝傳感器
傳感器是測(cè)試中的重要部件，其自身性能和質(zhì)量直接關(guān)系到后面信號(hào)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。一般而言，質(zhì)量輕且離樁頭近的傳感器的傳遞性較好，接收的反射信號(hào)也較為真實(shí)。所以在安裝時(shí)常選擇牙膏作為耦合劑，也可在樁面上使用一些粘結(jié)劑，使傳感器更加牢固。為保證采集的信號(hào)更加準(zhǔn)確，能夠更真實(shí)地繪制波形曲線，應(yīng)采用高度靈敏的加速度傳感器。其安裝位置也頗為重要，實(shí)心樁應(yīng)安裝在距樁心2/3半徑的位置，空心樁則應(yīng)安裝在樁壁厚度的1/2處，并保證傳感器和錘擊點(diǎn)處于同一個(gè)水平面，且盡量和樁體的中心線成90度夾角。
2.3合理的激振操作
錘擊產(chǎn)生的能量應(yīng)能夠傳播到底部，且保證反射的信號(hào)不會(huì)太弱，不然都會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果。對(duì)于大樁，多選擇重量大的鐵球，能量大、脈沖寬，可檢測(cè)樁體深部缺陷。若異常處位于淺層，可利用小錘判斷。樁長(zhǎng)較大時(shí)，高頻波不易采集反射信號(hào)，所以常換做低頻率脈沖波，然后用高頻波檢測(cè)上部缺陷。
2.4信號(hào)采集及處理
選擇合理的儀器并設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，如果多次測(cè)量的結(jié)果偏差較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因并解決，盡量清除所有的不良影響因素。為防止過(guò)多的隨機(jī)干擾，可增強(qiáng)信號(hào)并增加激振和接受信號(hào)的次數(shù)。好的波形較為光滑，能夠精確地反映樁體實(shí)際情況，沒(méi)有振搗波形，且最終會(huì)回歸基線。檢測(cè)結(jié)束對(duì)數(shù)據(jù)分析處理時(shí)，若發(fā)現(xiàn)反射信號(hào)不明顯，可根據(jù)原始波形放大波形指數(shù)，增強(qiáng)其清晰度。濾波經(jīng)常被用作測(cè)試人員判斷的依據(jù)，如低通濾波，但要考慮其上限。
3低應(yīng)變反射波法在建筑工程樁基檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用
3.1實(shí)例分析
某綜合樓占地26400m2，樁基礎(chǔ)采用預(yù)制管樁，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C80，樁徑為450mm，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10.5m。因是高層建筑，承重較大，樁基礎(chǔ)必須有足夠的承載力，因此需對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。在準(zhǔn)備階段，選擇普通的尼龍錘頭作為激振工具，使用加速度傳感器接收反射信號(hào)，耦合劑則使用黃油。以A、B、C、D三樁為檢測(cè)對(duì)象，并對(duì)相應(yīng)的曲線圖進(jìn)行分析。從現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查報(bào)告來(lái)看，土質(zhì)自上而下主要是雜填土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層和泥質(zhì)粉砂層。
3.2實(shí)施檢測(cè)
A樁長(zhǎng)10.5m，錘擊產(chǎn)生的應(yīng)力傳到樁底后，返回的發(fā)射信號(hào)較強(qiáng)，樁身阻抗比持力層的阻抗要大，所以樁底的反射相位和跳峰相位處于同一個(gè)相位。樁底端的反射時(shí)間為4.05秒，波速約為4250m/s，需對(duì)指數(shù)放大一倍。樁頭下4.8m處的樁體與相位反射信號(hào)相反，沒(méi)有傳播到樁底就有明顯的同相反反射信號(hào)，可判斷此處出現(xiàn)異?；虼嬖谌毕?，為Ⅳ類(lèi)樁，即不合格章。經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證在4.4米處存在斷裂。B樁長(zhǎng)為11m，從實(shí)際測(cè)試的信號(hào)中清晰地看到，有樁底反射比較弱，樁混凝土的樁身阻抗大于樁端持力層的阻抗，因此樁底的反射相位與起跳峰相位一致在同相位，反射時(shí)間4.15ms，波速為4094m/s，靠近樁頭位置0.7m處出現(xiàn)多次強(qiáng)烈同相反射信號(hào)，未到達(dá)樁底出現(xiàn)明顯的同相反射信號(hào)，判定為此處出現(xiàn)缺陷，為Ⅳ類(lèi)樁。開(kāi)挖驗(yàn)證在0.7m處存在斷裂。D樁長(zhǎng)度為10.5m，從實(shí)際測(cè)試的信號(hào)中清晰地看到樁底反射明顯，樁混凝土的樁身阻抗大于樁端持力層的阻抗，因此樁底的反射相位與起跳峰相位一致在同相位，樁底反射時(shí)間為4.21ms，波速為4088m/s，指數(shù)放大倍數(shù)為1，為I類(lèi)樁。
3.3檢測(cè)結(jié)果分析
從上面的測(cè)試結(jié)果可知，A樁與B樁都屬于Ⅳ類(lèi)樁，需采用靜載荷試驗(yàn)等方法做進(jìn)一步驗(yàn)證，觀察其承載力是否符合要求。否則要經(jīng)過(guò)加工處理后才能使用;C樁為為I類(lèi)樁，樁底反射較為明顯，樁身彈性波速與混凝土強(qiáng)度對(duì)應(yīng)性較好，施工樁長(zhǎng)和地質(zhì)資料也比較吻合。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上可知，低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用取得了較好的效果，說(shuō)明設(shè)計(jì)的測(cè)試方案可行。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，高層建筑數(shù)量不斷增多，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，作為其基礎(chǔ)支撐，樁基的重要熊不言而喻。為確保樁基穩(wěn)定可靠，需采用合理的方法對(duì)其性能加以測(cè)試。低應(yīng)變反射波法具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中還需進(jìn)一步完善。
作者：鄒征 何珍 王丹 單位：江西省吉安市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心