论文部分内容阅读
桩基是地基中广泛采用的一种深基础形式，我国的灌注桩工程诞生于河南省，之后随着国家基础建设的快速发展，众多的高楼、桥梁、码头等工程越来越多地开始采用大直径、大深度钻(冲)孔灌注桩的地基基础形式。桩基工程属地下隐蔽工程，由于桩基施工工艺、复杂的地质条件等，使得灌注桩不可避免地产生离析、夹泥、断桩、缩径、胶结不良等缺陷。而大直径灌注桩一般单桩竖向承载力较高，部分桩不仅受垂直竖向荷载的作用，而且还受水平力的作用，所以对大直径混凝土灌注桩的精确检验就显得尤为重要。
离析是一种常见的混凝土缺陷，对桩的使用危害较大，其产生原因较多，例如混凝土的配合比不良会导致离析；施工中的过振会导致离析；地下水的作用会导致离析；混凝土落距大会导致离析等等。其特征是局部浆体富余，而局部粗骨料形成堆积。在灌注桩混凝土中表现为:上部为水泥砂浆而无或较少粗骨料，下部粗骨料聚集而无或较少水泥砂浆，且下部密实度较差，呈现过渡分层特征。对于大直径混凝土灌注桩，目前常采用的无损检测方法是低应变动测法和超声波透射法。而低应变法由于其检测方法的简便易行、检测费用低廉而被广泛采用。但是，由于离析缺陷相对于低应变法检测的特殊性，在工程实际中常常引起误判或漏判。
1、 低应变法检测原理及离析缺陷的特征
低应变法检测桩身混凝土完整性，是通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到波阻抗差异界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)和桩底面时,将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征,就能判断桩的完整性。其原理是建立在一维杆状体的基础上的，假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C(C2=E/ρ)，广义波阻抗为Z=AρC，推导可得桩的一维波动方程：
假设桩中某处阻抗发生变化,当应力波从介质Ⅰ(阻抗为Z1)进入介质Ⅱ(阻抗为Z2)时,将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。令桩身质量完好系数β=Z2/Z1,则有
检测中主要是研究反射波Vr的,桩身某部位阻抗增大或桩端阻抗增大时,β大于1,即Vr值为负,表现在测试曲线(时域曲线,以下相同)上的特征为反射峰与首波波峰相位相反(以下称反相),相对阻抗越大,β值越大,反向峰值越高;桩身某部位阻抗变小或桩端阻抗变小时,β小于1,即Vr值为正,表现在测试曲线上的特征为反射峰与首波波峰相位相同(以下称同相),相对阻抗越小,β值越小,反向峰值越高。这是低应变测试中的桩身完整性的基本判定方法。
而混凝土离析缺陷,由于其多呈现过渡性分层特征,在阻抗变化上呈渐变状态,且由于粗骨料聚集段波速并无强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在
实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。
2 实例分析
2.1 实例1
怀集县黄金海岸工程采用冲孔灌注桩，118 #桩桩径800mm，桩长17.16m,设计砼强度等级C25，设计桩端持力层为微风化砂质泥岩。图1为其低应变法检测时域曲线，由于无桩底反射信号，参照同工地完整桩确定波速为3700m/s，曲线中7.0m左右呈现宽缓的同向反射,判定7.0m左右明显缺陷。抽芯检测结果：6.5m砼芯呈碎块状,钻至12.0m无法钻进而终孔。该桩缺陷为混凝土离析。
2.2 实例2
肇庆某工程采用冲孔灌注桩,设计砼强度等级C35，桩长31m左右，桩径800mm，设计持力层为强风化砂质泥岩。图2为该工程45#桩的实测曲线图，设定波速4000m/s，6.5m左右见宽缓的同向反射波,无桩底反射,而该工地大部分桩曲线桩底反射清晰，对该桩桩身完整性有怀疑，建议抽芯。抽芯显示：在:5.6~6.9m水泥砂浆富积，而少粗骨料，5.6~6.9m胶结较差，砼芯尚完整，但观感上看强度较低，6.5m以下砼芯呈碎块状、碎石状。该桩为离析缺陷，抽芯1个钻孔，后经加固处理。
3、 结论
①大直径灌注桩桩一般荷载较大，对桩身砼完整性要求较高，离析是一种常见的混凝土缺陷，低应变法检测往往对该类缺陷漏判，造成安全隐患,危害极大。②桩身混凝土离析缺陷在低应变法检测时域曲线中的表现为:宽缓的同向反射,往往反射峰并不强烈,甚至很微弱,最大特征是无桩底反射。为了准确地进行判别,宜通过与本场地其它桩测试曲线进行对比,在无桩底反射信号时,仔细分析桩身每一处
反射,慎重起见,建议进行其它方法进行检测。③检测人员应进行大量对比,以获得丰富的检测经验。
④在一些重要工程中,为获得桩身混凝土质量情况，建议进行超声波透射法检测，在这一点上,声波法比低应变动测法有着较大的准确性。从而使基桩得到更准确的质量判定,而不至于由低应变法引至的漏判或误判。
离析是一种常见的混凝土缺陷，对桩的使用危害较大，其产生原因较多，例如混凝土的配合比不良会导致离析；施工中的过振会导致离析；地下水的作用会导致离析；混凝土落距大会导致离析等等。其特征是局部浆体富余，而局部粗骨料形成堆积。在灌注桩混凝土中表现为:上部为水泥砂浆而无或较少粗骨料，下部粗骨料聚集而无或较少水泥砂浆，且下部密实度较差，呈现过渡分层特征。对于大直径混凝土灌注桩，目前常采用的无损检测方法是低应变动测法和超声波透射法。而低应变法由于其检测方法的简便易行、检测费用低廉而被广泛采用。但是，由于离析缺陷相对于低应变法检测的特殊性，在工程实际中常常引起误判或漏判。
1、 低应变法检测原理及离析缺陷的特征
低应变法检测桩身混凝土完整性，是通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到波阻抗差异界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)和桩底面时,将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征,就能判断桩的完整性。其原理是建立在一维杆状体的基础上的，假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C(C2=E/ρ)，广义波阻抗为Z=AρC，推导可得桩的一维波动方程：
假设桩中某处阻抗发生变化,当应力波从介质Ⅰ(阻抗为Z1)进入介质Ⅱ(阻抗为Z2)时,将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。令桩身质量完好系数β=Z2/Z1,则有
检测中主要是研究反射波Vr的,桩身某部位阻抗增大或桩端阻抗增大时,β大于1,即Vr值为负,表现在测试曲线(时域曲线,以下相同)上的特征为反射峰与首波波峰相位相反(以下称反相),相对阻抗越大,β值越大,反向峰值越高;桩身某部位阻抗变小或桩端阻抗变小时,β小于1,即Vr值为正,表现在测试曲线上的特征为反射峰与首波波峰相位相同(以下称同相),相对阻抗越小,β值越小,反向峰值越高。这是低应变测试中的桩身完整性的基本判定方法。
而混凝土离析缺陷,由于其多呈现过渡性分层特征,在阻抗变化上呈渐变状态,且由于粗骨料聚集段波速并无强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。强烈下降,粗骨料多声学界面多,应力波散射加剧,加上在
实际检测中土阻力的影响,所以在低应变检测曲线中离析缺陷并无不是表现为强烈的同向反射,而是表现为宽缓的反射。
2 实例分析
2.1 实例1
怀集县黄金海岸工程采用冲孔灌注桩，118 #桩桩径800mm，桩长17.16m,设计砼强度等级C25，设计桩端持力层为微风化砂质泥岩。图1为其低应变法检测时域曲线，由于无桩底反射信号，参照同工地完整桩确定波速为3700m/s，曲线中7.0m左右呈现宽缓的同向反射,判定7.0m左右明显缺陷。抽芯检测结果：6.5m砼芯呈碎块状,钻至12.0m无法钻进而终孔。该桩缺陷为混凝土离析。
2.2 实例2
肇庆某工程采用冲孔灌注桩,设计砼强度等级C35，桩长31m左右，桩径800mm，设计持力层为强风化砂质泥岩。图2为该工程45#桩的实测曲线图，设定波速4000m/s，6.5m左右见宽缓的同向反射波,无桩底反射,而该工地大部分桩曲线桩底反射清晰，对该桩桩身完整性有怀疑，建议抽芯。抽芯显示：在:5.6~6.9m水泥砂浆富积，而少粗骨料，5.6~6.9m胶结较差，砼芯尚完整，但观感上看强度较低，6.5m以下砼芯呈碎块状、碎石状。该桩为离析缺陷，抽芯1个钻孔，后经加固处理。
3、 结论
①大直径灌注桩桩一般荷载较大，对桩身砼完整性要求较高，离析是一种常见的混凝土缺陷，低应变法检测往往对该类缺陷漏判，造成安全隐患,危害极大。②桩身混凝土离析缺陷在低应变法检测时域曲线中的表现为:宽缓的同向反射,往往反射峰并不强烈,甚至很微弱,最大特征是无桩底反射。为了准确地进行判别,宜通过与本场地其它桩测试曲线进行对比,在无桩底反射信号时,仔细分析桩身每一处
反射,慎重起见,建议进行其它方法进行检测。③检测人员应进行大量对比,以获得丰富的检测经验。
④在一些重要工程中,为获得桩身混凝土质量情况，建议进行超声波透射法检测，在这一点上,声波法比低应变动测法有着较大的准确性。从而使基桩得到更准确的质量判定,而不至于由低应变法引至的漏判或误判。