文档介绍：第五章工程桩桩身完整性检测技术
概述
桩式基础具有承载力高,沉降均匀,可提供较大的水平荷载,有较好的抗震性能等优势。故桩式基础是应用广泛的建筑基础。上世纪九十年代末(1997)的统计表明全国用桩量约300万条,进入二十一世纪,我国国民经济高速发展,国家基础设施建筑力度加大,全国的用桩量显然早已大大超过300万条。
但是,工程桩的施工是隐蔽于地下,由于地层的复杂、技术的难度、施工的人为因素,桩身的完整性难于保证。例如根据原地质矿产部1995~1997年对其所属80余个桩基检测单位的综合统计结果表明:“每年平均检测的12万条桩中,有缺陷的桩平均在20%,%”,由此说明基桩在施工后对其完整性检测的必要性。
在论述工程和桩完整性检测之前,先对桩及桩的检测基本情况分述于下:
桩的分类
1. 按桩身材料类型分:
2. 按桩的功能分:
3. 按成桩工艺分:
工程基桩可能出现的缺陷
工程桩在施工过程中,由于地质因素,成孔工艺条件,混凝土浇灌工艺等因素的影响,桩身可能出现下列缺陷:沉渣、蜂窝、夹泥、空洞、缩径、二次浇灌面(断桩)、裂缝、离析、桩头低强度区、扩径。这些桩身不完整性的检测,是本章要讨论的问题。
1.《建筑工程基桩检测技术规范》(JGJ/T 106-2003)
2.《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/T F81-01-2004)
3.《基桩低应变动力测桩规程》(JGJ/T 93—95)
4.《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21:2000)
工程桩声波透射法检测桩身完整性
声波透射法的检测原理:
声波透射法检测,是在预埋在桩身内成对的检测管内,分别放入声波发射换能器和接收换能器,发射换能器发射的声波穿透桩身混凝土后,被接收换能器接收。
声波透射法检测基桩完整性是根据接收换能器接收到的声参量的变化对混凝土灌注桩桩身缺陷和桩身完整性进行评价的一种有效方法。当有缺陷存在时,超声脉冲波穿越被测混凝土时传播时间(或传播速度)及波幅(能量)都要发生变化,即:
1. 声时的变化:超声波在遇到缺陷时产生绕射,声时加长,计算声速降低如图1;
2. 波幅的变化:超声波在缺陷界面产生反射、折射、绕射、散射如图2。这时接收的声波能量衰减加大,于是波幅在有缺陷的部位波幅会降低,这是因为:声波波幅的衰减有下列关系,如式(1)
上式中L为声波传播距离;Am 是发射点的声波波幅;α为声波的衰减系数(它是频率的函数即高频率的衰减比低频要大,一般α与频率的一次方或二次方有关);A是接收点的波幅。
3. 主频的变化:由(1)式可知,声波在遇到缺陷时,高频成份损失较多,导致接收波主频向低频偏移。
4. 接收波形的变化:
发射的声波信号如图3,桩身完整部分的
混凝土接收波形如图4,桩身有缺陷或匀质性
差的混凝土接收波形如图5。所以由接收波形
也能了解混凝土的质量状况。
声波透射法判断桩身缺陷的思路与方法
1. 由上所述可见,利用接收到的声波信号的声时(或声速)、波幅、频率、波形对桩身混凝土的缺陷、匀质性较差的部位均能做出反映。但是,混凝土是非均匀介质,它的致密程度、强度随粗骨料(石子)的分布状况而异,相应桩身各点的声速也是非均匀分布,那么如何对非匀质中的缺陷鉴别出来?只有用数理统计的方法来加以区分。
2. 数理统计的思路与方法,是把非匀质混凝土声速的波动看做是随机的,即属于随机误差,因此其分布是符合正态分布的。但是,缺陷是人为产生的,属于人为误差。只要对桩身各测点所测得的声时(或声速)、波幅作下列数理统计处理,即可将缺陷区分出来。
A. 由声速判定是否存在缺陷的临界值VD
VD=Vm-λSx
其中 Vm= Sx=
上式中k值的确定方法:将同一检测面各点声速值由大到小依次排列,即
V1≥V2≥V3≥……≥Vi≥…Vn-k≥…≥Vn-1≥Vn
k值是上式中将被舍去的明显小的声速值的个数。
λ的确定方法可由下表查出
(n-k)与对应的λ值
n-k
20
22
24
26
28
30
32
34
36
λ
n-k
38
40
42
44
46
48
50
52
54
λ
n-k
56
58
60
62
64
66