低应变法在PHC管桩检测中的应用效果

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1、第1期福建地质GeologyofFujian75低应变法在PHC管桩检测中的应用效果叶彼武(福建省建设工程物探试验检测中心，福州，350011)摘要低应变法是检测PHC管桩完整性的一种常用、有效方法。以工程实例探讨PHC管桩低应变法检测要点，注意事项和应用效果。关键词低应变法PHC管桩检测方法1低应变方法原理低应变法是采用低能量瞬态或稳态激振方法在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法[1]。低应变法检测按照国家行业标准《建筑基

2、桩检测技术规范》(JGJl06—2003)有关规定进行，适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷程度及位置。低应变法以一维应力波理论为基础，假定桩为连续的一维弹性杆件，不考虑桩一土作用以下桩身桩料的阻尼作用引起的应力波衰减以及尺寸效应产生的散射。当桩顶施加锤击等能量时，应力波沿桩身传递，传递过程以一维波动方程为数学模型[2]，当桩身存在明显的波阻抗差异面或桩身截面发生明显变化时，将产生反射波，对接收的反射波进行数据处理后可以分析桩身不同部位的完整性。一维波动方程：擎2c2囊(1)式中：“一沿桩

3、身方向位移；c_下行入射波波速，大小与桩身弹性模量E和密度有关，即c一何。桩身缺陷位置计算公式：C=2L／△t，z一÷△tX·C(2)式中：C一桩身平均波速；L一测点到桩尖长度；z～桩身缺陷位置至测点长度；△t一入射波与桩底反射波时间差；△红一入射波与桩身缺陷位置反射波时间差。2PHC管桩低应变法检测要点2．1传感器安装与激振点位置为了保证获得高质量响应信号，传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄，传感器底收稿日期：2013—01-10作者筒介：叶彼武(1960一)，男，工程师，长期从事工程物探检

4、测。76福建地质GeologyofFujian第32卷安装面应与桩顶紧密接触。对PHC管桩，安装点与激振点平面夹角等于或略大于90。。考虑到PHC管桩低应变检测中使用的激振设备一般为尼龙锤，不容易出现与桩的横向振型相应的高频干扰，在实践中，激振点与传感器安装点可适当拉近，消除安装点与激振点响应信号时间差，以获得良好的信号。2．2波速取值由于PHC管桩的特殊成桩工艺，波速值与常规混凝土灌注桩迥然不同，而且各地区借鉴性不强。在实际检测时一般是总结该地区的波速经验，或者在工地现场找到完整的一节PHC管桩

5、测试桩身波速，以作为桩身缺陷位置判断的依据[3]。2．3接桩点反射低应变检测技术以一维应力波理论为基础，并作了平截面的假设，应力波沿桩身向下传播，当波阻抗发生变化时将产生反射波，该反射波是判断桩身缺陷的依据之一。对于PHC管桩，一般采用手工电弧焊焊接，即使能满足基桩的力学性能指标，也不能保证两节管桩在接头处能闭合良好，接头位置往往是波阻抗发生变化的区域，在检测中，桩接头处的反射波与其它缺陷反射波应区别对待。2．4波形质量．良好的低应变波形是准确判断桩身完整性的前提，所采集的良好的波形应该是多次锤击

6、的波形重复性好，波形真实反映桩的实际情况，完好桩桩底反射明确；波形光滑，不含毛刺或振荡波形；波形最终回归基线[4]。3工程实例A项目位于某大厦，上部建筑结构为6层框架结构，下部基础采用锤击PHC管桩，桩径500mm，桩长8～20m，持力层为全风化凝灰岩，桩身混凝土强度等级为C80，单桩承载力标准值2000kN。3．1地质概况①粉质粘土：湿一饱和，可塑，厚度为1．40～2．20m；②淤泥：饱和，可塑，厚度为1．90～4．50m；③粉质粘土：饱和，可塑，厚度为1．55～7．99m；④淤泥质土：饱和，软

7、塑，厚度为2．00"--6．50m；⑤凝灰岩残积砂质粘性土：饱和，可塑一硬塑，厚度为1．20～7。70m；⑥全风化凝灰岩：坚硬，散体状，厚度为2．00～4．60m；⑦强风化凝灰岩：坚硬，散体状，揭露厚度为4．70～8．10m。3．2仪器该次检测使用的仪器设备为武汉中岩科技有限公司生产的RSM—PRT基桩低应变检测仪，该产品具有体积小、重量轻、持续工作时间长、稳定耐用、信噪比高、分析功能强等特点。3．3检测实例实例1：A工程一根单节9m完整桩实测低应变波形图(图1)，该波形入射波和反射波信号明显，无

8、断桩或其它明显缺陷反射信号，由已知桩长和实测入射波与反射波信号的时间差可计算得到该桩波速约为4100m／s，由该工程多根完整桩波速统计得到该批次PHC管桩波速约为4100m／s。第1期叶彼武：低应变法在PHC管桩检测中的应用效果77图1A工程14桩实测低应变波形图Fig．1DiagramshowingtheactualwaveformoflowstrainfortheNo．1pileofAproject实例2：A工程一根(6+9)ITI的PHC管桩实测低应变波形图(图2)，该波形无