浅谈桩基检测中的低应变反射波法

2023-02-07

桩基属地下隐蔽工程, 无法采用简单、直观的方法对其质量进行检测, 且受施工工艺等多方面影响, 其质量较难保证。从影响施工进度和工程安全的角度考虑, 如何快速、准确地检测桩基质量成为桩基行业内所关心的重要问题, 工程实际需要推动了桩基检测技术的快速发展。

低应变反射波法桩基动力测试是对桩身结构完整性进行评价的一种动测方法, 具有操作简单、快速及经济等多方面优点, 是目前桩基质量检测规范首推的桩身完整性检测方法。作为一种普查手段, 可以大量进行抽样, 使其检测结果具有较高的可靠度。目前随着大、长桩径及高承载力桩基础的迅速增加, 传统的静载试验已经很难实施, 而桩基低应变动测能无破损检验桩身质量, 并能弥补静载试验的不足, 因此在桩基质量检测中应用日趋广泛[1~2]。

1 低应变反射波法的基本原理[3]

反射波法又叫应力波法, 是以手锤或力棒等激震装置撞击桩顶, 产生一纵向应力波信号沿桩身传播, 由传感器 (速度型或加速度型) 拾取桩身缺陷及不同界面的反射信号, 再通过一系列分析处理来判定桩身质量。由于该方法受外界环境、人员素质等多种因素影响, 采集到的信号往往是包含多种频率成分的动态信号, 所以应针对桩基检测的各个步骤采取相应的措施和手段, 来获取桩身响应的真实信号。低应变反射波法桩基检测可分为两个阶段:现场采集数据阶段和试验数据分析处理阶段。

2 现场数据采集

2.1 桩头处理

桩基测试依据的信号是由耦合在桩顶的传感器接收到的响应信号, 所以桩头处理是取得结果的关键。在测试前, 应认真清理桩头浮浆及破碎部分, 直到露出新鲜混凝土界面, 且要求桩头有一定的强度, 至少应在成桩后8~15天方可检测。

2.2 传感器的选择及安装

桩土体系的自振频率是由体系的质量和刚度决定的。在质量一定的情况下, 刚度越大, 则体系的自振频率越高;刚度越小则体系的自振频率越低。在刚度一定的情况下, 质量越大, 则体系的自振频率越低质量越小则体系的自振频率越高。目前在反射波法测试中, 应用速度计和加速度计都取得了良好的测试效果。加速度计的频带宽, 高频特性较好;速度计的频带窄但低频特性较好。在现场测试时, 应视具体工程、具体场合选用不同的传感器, 以期及时取得良好的曲线。通常在短桩、小直径桩检测时采用加速度计, 发现浅部缺陷, 减少浅部“盲区”;在大直径、长桩的检测中采用速度计, 取得深部缺陷及良好的桩底反射信号。但在实际工程中, 宜将两种传感器配合使用, 以弥补不足。并可采用速度计进行普检, 对有怀疑的桩采用加速度计配合检测, 进行曲线对比, 作出评判。安装传感器时, 应当使传感器纵轴线与桩纵轴线相平行, 保证传感器与桩顶平面垂直, 使接收到的纵波信号无畸变。传感器与桩顶的偶合应采用熟石膏粉、橡皮泥、黄油等粘合剂, 使传感器与桩顶严密

合为一体, 以免产生振动杂波[4]。

2.3 激震方式的选择

理论和实践都证明, 不同的激励方式将产生不同的效果。桩身中各处的响应是由于激振而产生的, 激振不仅要产生一个具有一定能量的应力波沿桩身传递, 更重要的是要考虑其激振力的脉冲宽度。一般来讲激振能量与脉宽取决于激振工具的重量、外形尺寸、锤头材料及打击力度, 因为这些参数决定力脉冲作用时间。作用时间越短促, 其力脉冲时间越窄, 所含的高频成分越丰富;反之作用时间越长, 其能量将主要集中在低频范围, 认识这一点是正确把握激振的关键。如铁锤敲击桩顶激发的脉冲窄而尖, 其激发频率相对较高, 对于检测短桩及发现浅部缺陷有好处;尼龙锤或橡皮锤或木锤激发的脉冲宽而低, 激发频率相对较低, 对于发现深部缺陷及长桩桩底反射有好处。所以, 在检测过程中应根据不同的目的选用不同材质、不同重量的锤击震。