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第三章桥梁灌注桩质量检测 桩基础成为各种基础类型中采用最多的基础形式之一灌注桩成桩质量通常存在两方面问题主要内容3 1基桩检测方法综述3 2反射波法3 3机械阻抗法3 4动力参数法3 5声波透射法3 6高应变动力检测法 1 3 1基桩检测方法综述 工程中常用的钻孔灌注桩质量的检测方法主要分为两大类 一类是关于单桩竖向承载力检测 静荷载试验法 高应变法 动参数法 机械阻抗法 稳态 瞬态和随机激振 水电效应激振频谱法另一类是灌注桩完整性检测 超声脉冲检验法 反射波法 钻芯检验法检测规程 基桩低应变动力检测规程 JGJ T93 95 基桩高应变动力检测规程 JGTl06 97 公路工程基桩动测技术规程 JTG TF81 01 2004 2 3 2反射波法 优点 设备轻便灵活 现场检测工作量小 检测效率高 检测费用低等 1 基本原理当桩嵌于土体中 将受到桩周土阻尼的影响 桩的动力特性满足一维波动方程 即 式中 质点振动位移 振动质点到振动源的距离 质点振动的时间 阻尼系数 桩的截面积 纵波在桩中传播的速度 3 3 2反射波法 2 适用范围反射波法适用于混凝土灌注桩和预制桩等刚性材料桩的桩身完整性检测 3 检测仪器与设备 4 3 2反射波法 信号采集及处理仪应符合下列规定 a 数据采集装置的模 数转换器不得低于12bit b 采样间隔宜为10 500 s 可调 c 单通道采样点不少于1024点 d 放大器增益宜大于60dB 可调 线性度良好 其频响范围应满足5Hz 5kHz 传感器的性能应符合下列规定 a 传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速度传感器 频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频带范围 b 加速度传感器的电压灵敏度应大于100mV g 电荷灵敏度应大于20PC g 上限频率不应小于5kHz 安装谐振频率不应小于6kHz 量程应大于100g c 速度传感器的固有谐振频率不应大于30Hz 灵敏度应大于200mV cm s 1 上限频率不应小于1 5kHz 安装谐振频率不应小于1 5kHz 5 3 2反射波法 4 现场检测方法 凿去桩头浮浆 平整桩头 安置传感器 检查仪器设备 进行激振方式和接收条件的选择试验 设置有关参数 进行多次重复激振与接收 出现异常波形 反复测试 了解施工记录 5 实测曲线分析与判定 反射波波形规则 波列清晰 桩底反射波明显 易于读取反射波到达时间及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的单桩 6 3 2反射波法 反射波到达时间小于桩底反射波到达时间 且波幅较大 往往出现多次反射 难以观测到桩底反射波的桩 系桩身断裂 缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算 类型可按相位特征进行判别 同相为缩径 反相为扩径 当有多处缺陷时 将记录到多个相互干涉的反射波组 形成复杂波列 此时应仔细甄别 并应结合工程地质资料 施工原始记录进行综合分析 桩身混凝土严重离析时 其波速较低 7 3 2反射波法 6 桩身完整性类别 类桩 桩端反射较明显 无缺陷反射波 振幅谱线分布正常 混凝土波速处于正常范围 类桩 桩端反射较明显 但有局部缺陷所产生的反射信号 混凝土波速处于正常范围 类桩 桩端反射不明显 可见缺陷二次反射波信号 或有桩端反射但波速明显偏低 类桩 无桩端反射信号 可见因缺陷引起的多次强反射信号 或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长 8 3 3机械阻抗法 机械导纳3 4动力参数法 输入 系统 输出 9 机械阻抗法判定基桩完整性 10 机械阻抗法判定基桩完整性 11 3 5声波透射法 1 基本原理 超声脉冲波在混凝土中遇到缺陷时产生绕射 可根据声时及声程的变化 判别和计算缺陷的大小 超声脉冲波在缺陷界面产生散射和反射 到达接收换能器的声波能量 波幅 显著减小 可根据波幅变化的程度判断缺陷的性质和大小 超声脉冲波中各频率成份在缺陷界面衰减程度不同 接收信号的频率明显降低 可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况 超声脉冲波通过缺陷时 部分声波会产生路径和相位变化 不同路径或不同相位的声波叠加后 造成接收信号波形畸变 可参考畸变波形分析判断缺陷 2检测方式 双孔检测 单孔检测 桩外孔检测 12 3 5声波透射法 3 主要设备一对径向焕能器超声波仪 13 3 5声波透射法 4测前准备和要求 预埋检测管数量 材料 内径接头 管底封闭 管口加盖测管相互平行 现场检测前测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间 5 现场检测步骤 在检测管内注满清水 检测管编组 并测量每一组检测管中心间的距离 调试仪器 检测宜由检测管底部开始 将发射与接收换能器置于同一标高 测量点距小于或等于250mm 测取声时 波幅或频率 并记录 发现异常 加密测量 14 3 5声波透射法 6 检测数据的处理方法 声速判据 PSD判据法 15 3 5声波透射法 波幅 衰减量 判据法用波幅平均值减6dB作为波幅临界值 波幅临界值 dB 波幅平均值 dB 第个测点相对波幅值 dB 测点数 16 3 5声波透射法 7 桩身缺陷细测判读 17 3 5声波透射法 8 桩身完整性类别判定 类桩 各声测剖面每个测点的声速 波幅均大于临界值 波形正常 类桩 某一声测剖面个别测点的声速 波幅略小于临界值 但波形基本正常 类桩 某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速 波幅值小于临界值 PSD值变大 波形畸变 类桩 某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速 波幅值明显小于临界值 PSD值突变 波形严重畸变 18 3 5声波透射法 9 反射波法和超声波法的优缺点比较 检测效率 反射波法高于超声波法现场检测 数据处理 检测成本 反射波法优于超声波法超声波法要求埋声测管 检测结果 超声波法的准确性优于反射波法a 较大缺陷并且位置较浅时 b 多处缺陷 c 缺陷位置的准确性 深度和截面 d 缺陷性质和范围 e 长桩 19 3 5声波透射法 10 反射波法和超声波法对比研究反射波法和超声波法目前在全国应用都比较普遍 但由于各地的地质条件不同 桩长桩径变化较大 加之对这两种方法的优缺点认同度差异 各地采用这两种方法比例差别较大 河南省公路桥梁建设中桩基检测全部采用超声波法 为了探索反射波法在河南省公路桥梁建设中的应用 我们依托郑少高速公路和新郑高速公路数十座桥梁的