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摘要:低应变法在高层建筑桩基完整性检测方面,已经成为最主要的技术手段,如何提高低应变法检测准确性,避开低应变法的不足,尤为重要。
关键词:低应变法,速度传感器,加速度传感器,桩身完整性。
1引言
桩基工程涉及承载力和桩身完整性检测,承载力通过静载试验确定,桩身完整性则通过低应变法、声波透射法、高应变法等来检测。低应变法设备简易、操作便捷,普及程度更高,低应变法也并非全能,同样存在着误差,提高低应变法的准确性尤为重要。
2低应变法检测目的
检测桩身缺陷程度及其位置,判定桩身完整性类别。
3低应变法适用范围
低应变法适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。
4低应变法检测依据
低应变法检测依据为《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)
5低应变法原理
低应变法理论建立在一维线弹性杆件基础上,通过一维波动理论分析来判定桩身完整性类别、缺陷程度和位置,因此受检对象必需要满足以下几个必要条件:
①桩身横截面宜基本规则;
②桩身材料介质均匀且连续;
③应力波在桩身中传播时平截面假设成立;
④瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比不宜小于10。
由一维波动理论可知,桩身阻抗与桩身横向截面积、材料密度和弹性模量有关,其基本公式如下:
Z=EA/ c=ρcA
公式中各项参数含义:
Z—桩的广义波阻抗(N.s/m);
A—桩的横向截面积(m2);
c—桩的声波波速(m/s);
E—桩的弹性模量(N /m2);
假定桩材料沿长度不变(即ρc不变),则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化,截面变化使部分入射波产生反射,通过桩顶传感器的信号接收和转换的反射曲线,来对桩身完整性类别、缺陷程度和位置进行判定。
6速度传感器和加速度传感器的特点
①速度传感器特点:在低频段的幅频特性和相频特性较差,在信号采集过程中,因激振激发其安装谐振频率,而产生寄生振荡,容易采集到具有振荡的波形曲线。
②加速度传感器特点:无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势,并且还具有高灵敏度的优点,采集到的波形曲线没有振荡,缺陷反映明显。
7桩身完整性和桩身缺陷的概念
(1)桩身完整性
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。
(2)桩身缺陷
在一定程度上使桩身完整性恶化,引起桩身结构强度和耐久性降低,出现桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等不良现象的统称。
8常用桩基类型特点
桩基工程中应用较为普遍的是预制桩和灌注桩两种,需根据不同场地条件和建筑物的特点来选型。预制桩因其施工便捷,不造成现场污染使用率很高,但对于场地条件过于复杂和承载力要求较高的工程不太合适,同时受土层、施工工艺和挤土效应的影响较大;灌注桩不受挤土效应的影响,承载力可以大幅提高,但施工现场污染严重,施工工艺不到位容易出现断桩、缩颈等不合格的桩;因此桩型的选择要考虑多方面因素,综合考虑后选用。
9实测案例
(1)概况:无锡惠山区某工程,PHC预应力管桩,长度30m、33m,桩径500mm
(2)使用的仪器:基桩低应变检测仪、速度传感器、加速度传感器、铁锤、黄油。
(3)实测曲线
a.速度传感器(10#桩):Ⅳ类,距桩头5.9m严重缺陷
d.加速度传感器(56#桩):Ⅲ类,距桩头6.7m缺陷
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(4)实测结果分析
通过10#桩和56#桩分别采用速度传感器和加速度传感器采集的曲线来看,速度传感器因其自身存在的不足,所采集到的曲线夹杂了很多高频成分,曲线有些振荡,但是缺陷位置和程度还是可以反应出来的;加速度传感器具有灵敏度高的特点,实测曲线没有振荡的成分,缺陷位置和程度反应更为明显和清晰。加速度传感器和速度传感器对于桩身完整性的类别、缺陷位置和程度的判定是基本一致的。
10 结束语
低应变法应用到桩基工程检测中的时间不是很长,但因其使用便捷且操作性强,具有普查的作用,在桩基工程桩身完整性检测方面应用的已十分广泛。同时低应变法判定桩身完整性的理论也存在一定的不足,仍需要不断提升检测技术,总结实践经验、结合施工工艺来综合判定。
在检测的过程中,要将速度传感器和加速度传感器结合起来使用,虽然两种传感器各自的性能有所差异,但桩身完整性如果有问题还是可以发现的,通过两者的对比,能够更加精准的判定桩身完整性的类别、缺陷位置和程度。
参考文献:
[1]JGJ106-2014,建筑基桩检测技术规范,中华人民共和国住房和城乡建设部,2014
[2]DGJ32/TJ142-2012,建筑地基基础检测规程,江苏省住房和城乡建设厅,2012