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一文了解樁基聲測管檢測技術

  • 發表時間:2020-05-04
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聲測管
結合樁基聲測管檢測的重要性,闡述了它的發展歷史和現狀,介紹了樁基聲測管檢測技術的現狀和分類,列舉每一種檢測方法的優缺點并進行對比,通過各種方法互相結合在樁基聲測管檢測中的應用,來提高檢測結果的準確性與可靠性。
目前,我國建筑工程在地基基礎中的采用樁基越來越廣泛,由于樁能將上部結構的荷載傳到深層穩定的土層中去,從而大大減少基礎的沉降和建筑的不均勻沉降,所以樁基在住宅、高層建筑、重型廠房、橋梁等工程中被大量采用。但是由于施工技術、工藝、管理水平等因素,往往容易發生質量問題。據1986~1989年全國建筑工程質量抽查結果,樁基合格率分別為34.8%、48.7%、68.3%?,F實的數據警示我們,樁基屬隱蔽工程,為了保證土建工程安全,樁基質量檢驗至關重要。而且樁基一旦發生事故,加固處理起來難度較大。近年來樁基聲測管檢測技術發展很快,已形成建設、監理、施工部門質量控制的一道堅強的防線。
2.樁基聲測管檢測的現狀
2.1樁基聲測管檢測技術的發展歷史
2.1.1靜載荷試驗。
樁基靜載測試技術是隨著樁基礎在建筑設計中的使用越來越廣泛而發展起來的。新中國成立以后,樁基靜載測試技術就逐步發展起來。傳統靜載荷試驗采用手動加壓、人工操作、人工記錄的方式進行。到了20世紀80年代以后,隨著改革開放的腳步,基本建設規模的逐年加大,特別是灌注樁在工程上的廣泛應用,我國的樁基靜載測試技術也進入了一個全新的發展時期。至今,樁基靜載試驗作為一項方法成立,理論上無可爭議的樁基聲測管檢測技術。
2.1.2低應變檢測。
20世紀80年代,以波動方程為基礎的低應變法進入了快速發展期,各種低應變法在基礎理論、機理、儀器研發、現場測試和信號處理技術、工程樁和模型樁驗證研究、實踐經驗積累等方面,取得了許多有價值的成果。
2.1.3高應變檢測。
我國的高應變動力試樁法研究是起于20世紀80年代中后期,到90年代初期已有相關的軟硬件,實際應用效果已不弱于國外,在灌注樁檢測樁基動測方面,國產儀器和軟件業已達到國際先進水平,有的方面顯示出中國特色。
2.1.4聲波透射法。
混凝土灌注樁的聲波透射法檢測是在結構混凝土聲學檢測技術基礎上發展起來的。到20世紀70年代,聲波透射法開始用于檢測混凝土灌注樁的完整性。
2.1.5鉆孔取芯法。
20世紀80年代鉆孔取芯法主要應用于鉆孔灌注樁的檢測,同時在技術條件成熟的地區也用在檢測地下連續墻的施工質量。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測方法,具有科學、直觀、實用等特點。
2.2樁基工程質量檢測內容。
2.2.1樁的承載力檢測。
樁的承載力與加荷速率有很大關系,由于靜荷載試驗與任何動荷載試驗相比,所施加的荷載速率最慢,最接近于實際工程的加荷速率,所以試驗的結果最接近于實際樁的承載力,
因而,國內外均將靜荷載試驗的結果作為樁承載力的標準。
2.2.2樁的完整性檢測。
完整性檢測是控制樁基礎質量的有效方法之一,其目的是查明樁身的完整程度,查清缺陷類型和位置并作出評價,以便采取必要的處理和補救措施,消除質量隱患,保證樁基礎的設計承載能力。低應變動測法就是通過對樁頂施加較低的激振能量,引起樁身及周圍土體的微幅振動,同時用儀表量測和記錄樁頂的振動速度和加速度,利用波動理論或機械阻抗理論對記錄結果加以分析,從而達到檢驗樁基施工質量、判斷樁身完整性、預估基樁承載力等目的。
對于正常的混凝土,聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的,當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時,如斷裂、裂縫、夾泥和密實度等,聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質中通過,
聲波將發生衰減,造成傳播時間延長,使聲時增大,計算聲速降低,波幅減小,波形畸變,利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學參數的變化,來分析判斷樁身混凝土質量。
2.3樁基聲測管檢測技術的分類。
樁基聲測管檢測
2.3.1直接法:即通過現場原型試驗直接檢測項目結果的檢測方法。主要有鉆孔取芯法(樁身完整性檢測)和靜載荷試驗(承載力檢測)。
鉆孔取芯法是用地質鉆機沿著樁頂一直鉆到樁底,并進入持力層一定深度,取芯樣進行狀態和強度檢驗以獲得樁身完整性及持力層巖土性狀的一種檢測方法。該方法主要目的是檢測樁身完整性、混凝土強度、持力層巖土性狀。能對樁身質量進行直觀地定性分析,能檢測樁身混凝土強度、離析和膠結、混凝土級配攪拌情況(水泥水化等)、樁底沉渣(樁身夾渣)或樁底欠挖情況、基巖的巖性及承載力情況,還可利用抽芯樁孔對斷樁、夾泥病樁進行灌漿補強處理,是檢測方法中應用最為普遍的一種方法。但是缺點是費用較高,容易“一孔之見”,樁徑小而樁長較長時容易偏出樁身之外,不能輕易給受檢樁下結論。
靜載試驗是利用接近于樁的實際受力狀況,分級在樁頂施加荷載,通過觀測樁頂的位移沉降,根據一定的判別標準獲得單樁的承載力的方法。是目前檢測單樁的承載力最可靠的方法,當采用其他間接方法獲得檢測結果有爭議時用它來進行仲裁。最大的有點在于方法準確可靠,但是做起來費時費錢,檢測數量少,代表性差,而且大噸位基樁由于加載設備限制很難進行。
靜載荷試驗的目的是當為設計提供依據時載荷試驗應加載至破壞,以確定單樁的極限承載力;當在樁身埋設有測量應力、應變、樁底反力傳感器或位移桿時,可以測定樁周土層側摩阻力和樁端土阻力或樁身截面的位移量。
2.3.2間接法:在現場原型試驗基礎上,同時基于一些理論假設和工程實踐經驗并加以綜合分析才能最終獲得檢測項目結果的檢測方法。主要包括以下三種方法:
2.3.2.1低應變法。
低應變法是用小錘在樁頂激發一個脈沖,通過分析傳感器、儀器接收反射回來的脈沖信號的相位、振幅,或通過FFT進行頻譜分析以獲得樁身完整性的一種測樁方法。低應變法是普查基樁的完整性,判定樁身缺陷程度和位置的一種常用方法。在樁頂面施加低能量的瞬態或穩態激振,使樁在彈性范圍內做彈性振動,并由此產生應力波縱向傳播,同時利用波動和振動理論對樁身的完整性做出評價。適合鋼筋混凝土灌注樁,預應力混凝土樁(實心放樁、實心圓樁、管樁)等。該方法測試設備簡單輕便,檢測速度快、成本低,適用于大面積普查,是基樁質量完整性普查的良好手段。但是其缺點是對多個缺陷檢測能力差,檢測深度能力有限。
2.3.2.2高應變法。
高應變法是用重錘沖擊樁頂,通過分析在樁側對稱安裝的兩對傳感器記錄的力和加速度曲線,以獲得樁土性狀的一種檢測方法。高應變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求和樁身完整性的。
與低應變法檢測的快捷、廉價相比,高應變法檢測樁身完整性雖然是附帶性的,但由于其激勵能量和檢測有效深度大的優點,特別在判定樁身水平整合型縫隙、預制樁接頭等缺陷時,能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎上,能合理判定缺陷程度。如果帶有普查性的完整性檢測,采用低應變法更為恰當。高應變檢測技術是從打入式預制樁發展起來的,試打樁和打樁監控屬于其特有的功能,是靜載試驗無法做到的。但目前受檢測人員水平和樁與土之間相互作用模型等問題的影響,該方法仍有較大的局限性,尚不能完全代替靜載荷試驗而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設計依據。
2.3.2.3聲波透射法。
在樁身中預埋聲測管,并在兩聲測管之間發射和接收超聲波,通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的變化,對樁身完整性進行檢測的方法。在樁內預埋縱向聲測管道,將超聲脈沖發射和接收探頭置于聲測管中,管中充滿清水作耦合劑,由儀器發出周期性電脈沖通過發射探頭發射并穿透混凝土,被接收探頭接收并轉換成電信號。由儀器中的測量系統測出超聲脈沖穿過樁體所需時間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數。最后由數據處理系統按判斷軟件對接收信號的各種參數進行綜合判斷和分析,即可對混凝土各種內部缺陷的性質、大小、位置作出判斷,并給出混凝土總體均勻性和強度等級的評價指標。
聲波透射法的優點是準確可靠,尤其在有缺陷的位置附近可以進行加密測量,從而對缺陷位置有更為準確的判斷。但是不易做到隨機抽檢。
3.結論
3.1鉆孔取芯法與聲波投射法均適用于大直徑灌注樁,而靜載試驗適用于各種樁型。
3.2高應變檢測預制樁的樁身完整性及承載力均有效。由于樁側土阻力的影響,及樁的長徑比的關系,低應變反射波法檢測預制樁的完整性不太理想,需慎重采用。
3.3鉆孔抽芯法與預埋管超聲法對大直徑樁灌注樁缺陷的判斷人為影響因素小,檢測大直徑灌注樁完整性時應優先考慮這兩種方法。
3.4聲波投射法對缺陷位置和程度的判定更為詳細,高應變和鉆孔取芯法對明顯缺陷位置的判定差別不大。
上述檢測方法各有優缺點,檢測時不能僅僅局限于一種方法。只有根據工程的實際情況,選用一種或多種方法,互相配合才能更好的解決實際問題。
參考文獻
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