1、低應(yīng)變反射波法信號(hào)識(shí)別方法1 傳感器粘貼效果識(shí)別從理論上講，傳感器越輕且越貼近樁頂面，測(cè)試信號(hào)也越接近樁面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，測(cè)試效果越好。目前，傳感器安裝普遍采用粘貼方式。橡皮泥具有柔性大、污染小、衰減小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，將橡皮泥用作傳感大器的黏合劑一般可取得較好的檢測(cè)信號(hào)。如果樁同處理不平整、樁頂面未清洗干凈或寒冷季節(jié)使用，傳感器常會(huì)出現(xiàn)虛粘現(xiàn)象，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)失真，影響判識(shí)。因此，用橡皮泥作黏合劑時(shí)，如果出現(xiàn)首波明顯加寬、信號(hào)波浪式振蕩等異常現(xiàn)象，應(yīng)首先考慮傳感器粘貼不牢，需重新粘結(jié)牢后再做檢測(cè)。圖1 為同一根樁傳感器虛粘和粘合牢固時(shí)的對(duì)比檢測(cè)曲線。圖1 傳感器粘貼效果對(duì)比曲線由圖1 可以看出，傳感

2、器粘合牢固，波形規(guī)則，樁底反射信號(hào)清晰；傳感器粘合不良，可導(dǎo)致首波變寬，信號(hào)震蕩明顯加大，樁底反射信號(hào)沒出現(xiàn)或不明顯，大大降低了檢測(cè)信號(hào)的判斷效果。2 測(cè)試盲區(qū)內(nèi)的缺陷識(shí)別樁身淺部缺陷是樁基工程中最常見的缺陷。從樁身軸力傳遞特性可知，該類缺陷位置淺，在工作荷載下最易發(fā)生材料破壞，并且對(duì)工程質(zhì)量危害最大。同時(shí)，淺部缺陷造成波形畸變，并且這種畸變很容易使樁身其他部位產(chǎn)生缺陷屏蔽。樁頂至其以下2m 左右深度范圍稱為測(cè)試盲區(qū)。在測(cè)試盲區(qū)樁頂應(yīng)力波傳播復(fù)雜，信號(hào)干擾大。如果盲區(qū)內(nèi)存在缺陷，由于激振脈沖有一定的寬度，則在脈沖寬度內(nèi)，應(yīng)力波遇到缺陷產(chǎn)生的上行反射波信號(hào)，將與能量較大的入射重疊在一起，從而給樁

3、身淺部缺陷信號(hào)的判別增加難度。盡管測(cè)試盲區(qū)的樁身缺陷判別難度較大，但并不是無法判斷，因?yàn)樵擃惾毕莅l(fā)生頻率高、位置淺，易于通過開挖方式予以驗(yàn)證，所以可以通過不斷的對(duì)比測(cè)試和開挖驗(yàn)證，來找出該類缺陷在曲線上的特征和變化規(guī)律，以指導(dǎo)該類缺陷的識(shí)別。實(shí)踐表明，根據(jù)以下特征對(duì)樁身淺部缺陷特別是嚴(yán)重缺陷進(jìn)行判別效果較好。完整樁波形，衰減規(guī)則，無缺陷反射波存在，樁底反射信號(hào)清晰（見圖2（a）。如果波形特征表現(xiàn)為較寬的入射脈沖，或首波為非半正弦波或呈明顯不對(duì)稱半正弦波，波形在整體上呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，波形振蕩延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（見圖2（a），首波后反沖異常增大（見圖2（c），反沖后曲線明顯在零線以上較長(zhǎng)時(shí)間不歸零

4、或質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)幅值異常增大（見圖2（d），則表明有淺部斷樁或其他類型的嚴(yán)重淺圖2 淺部缺陷現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)曲線部缺陷存在。一般來說缺陷越嚴(yán)重，缺陷位置越淺，曲線異常特征越明顯。此外，淺部位的全斷面缺陷還常伴有敲擊聲音異常或明顯的樁頂和樁周土振動(dòng)感等。因?yàn)楫?dāng)敲擊樁頭產(chǎn)生的脈沖較寬時(shí)，直達(dá)信號(hào)常常會(huì)掩蓋樁頂附近的缺陷反射信號(hào)，所以可以利用靈敏度高、阻尼比恰當(dāng)、高頻性能好的傳感器，來提高樁身淺部缺陷的分辨率。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，一般是通過增加錘頭的硬度、減小錘體尺寸和質(zhì)量以及在樁頂堅(jiān)硬點(diǎn)激發(fā)等措施，來增加激振信號(hào)的高頻成分，這可以有效提高盲區(qū)內(nèi)缺陷的識(shí)別精度。例如，使用能激發(fā)出較低頻率脈沖的大質(zhì)量木棒敲擊樁頂時(shí)難以精

5、確辨識(shí)出的淺部缺陷，在較高頻率脈沖中的脆性尼龍錘敲擊下可以清晰地顯示出來（見圖3）圖3 激發(fā)頻率高低對(duì)比試驗(yàn)曲線3 長(zhǎng)樁段擴(kuò)頸樁信號(hào)識(shí)別實(shí)踐證明，樁身擴(kuò)頸不會(huì)對(duì)基樁的正常使用產(chǎn)生不利影響，因此，檢測(cè)分析中一般不將擴(kuò)頸看作是樁身缺陷。從樁身應(yīng)力波反射規(guī)律可知，樁身擴(kuò)頸引起的樁身反射信號(hào)與缺陷反射信號(hào)具有相反的相位特征。正常情況下，樁身的擴(kuò)頸信號(hào)與主信號(hào)極易辨別。一般來說，擴(kuò)頸在檢測(cè)曲線上表現(xiàn)為單一的負(fù)向反射信號(hào)。如果樁峰某處擴(kuò)頸明顯且長(zhǎng)度較大，則在擴(kuò)頸段開始處反相擴(kuò)頸信號(hào)明顯，在擴(kuò)頸段結(jié)束處也會(huì)因樁身截面恢復(fù)到正常截面而出現(xiàn)明顯的正向反射信號(hào)，僅從反射相位來分析，此反射信號(hào)與正常的樁身缺陷信號(hào)難

6、以區(qū)別，此時(shí)應(yīng)將檢測(cè)信號(hào)與樁底反射特征、土層分布和基樁施工情況結(jié)合起來進(jìn)行綜合判定，否則可能造成嚴(yán)重誤判。圖4 為一般擴(kuò)頸與長(zhǎng)樁段擴(kuò)頸的對(duì)比曲線。由圖4（a）可以看出，該樁樁頂以下11m 左右處的單一擴(kuò)頸表現(xiàn)為同一深度處有一明顯的單一負(fù)反射信號(hào)，樁底反射信號(hào)清晰。圖4 單一擴(kuò)徑與復(fù)雜擴(kuò)徑對(duì)比曲線由圖4（b）可以看出。該樁樁頂以下5.2m 處出現(xiàn)非常明顯的負(fù)向信號(hào)，表明該深度處樁身出現(xiàn)非常明顯的擴(kuò)頸現(xiàn)象，但10.8m 處又出現(xiàn)一非常明顯的正向反射信號(hào)，表明該深度處截面縮小非常明顯，似乎存在嚴(yán)重的樁身缺陷現(xiàn)象。綜合分析檢測(cè)曲線、施工記錄和土層分布特征后發(fā)現(xiàn)，5.0- 11.0m范圍內(nèi)混凝土灌筑理論

7、方量為15.1m3，但施工中實(shí)際澆筑方時(shí)為32.6m3，出現(xiàn)嚴(yán)重的超灌現(xiàn)象。據(jù)此計(jì)算，該范轉(zhuǎn)內(nèi)實(shí)際樁徑超過1600mm，即該擴(kuò)頸段樁身阻抗為設(shè)計(jì)樁身阻抗的4 倍以上，因此，10.8m 處的正向反射信號(hào)即為該擴(kuò)頸段結(jié)束處的正常反射信號(hào)。考慮到該樁樁底反射較明顯，將該樁判為完整樁，從而避免了樁身質(zhì)量的嚴(yán)重誤判。為慎重起見，在該樁樁頂至其以下13.0 的范圍內(nèi)進(jìn)行了取芯驗(yàn)證，并利用取芯孔進(jìn)行了聲波透射法檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，10.8m 左右處無樁身缺陷。4 樁周土阻力對(duì)波形的影響由于樁周土對(duì)樁身中應(yīng)力波的阻力作用，樁身應(yīng)力波所到之處均激發(fā)出能引起樁身質(zhì)點(diǎn)反向振動(dòng)的土阻力波，應(yīng)力波發(fā)生指數(shù)衰減，淺部樁周

8、土阻力引起的上行壓力波還可導(dǎo)致首波出現(xiàn)寬緩的負(fù)向反沖信號(hào)。由于樁周土阻力會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力波衰減，利用幅值進(jìn)行缺陷測(cè)試深度會(huì)減小；同時(shí)樁身正常反射信號(hào)的接收會(huì)受到干擾，應(yīng)力波衰減嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致對(duì)樁身質(zhì)量的誤判。實(shí)踐表明，土層性質(zhì)對(duì)樁中波傳播特性的影響很大，且不同的土層狀況對(duì)波形有不同的影響。較堅(jiān)硬土層中存在軟弱土夾層時(shí)，波形曲線在軟弱土層位置會(huì)出現(xiàn)同向反射信號(hào)，容易得出缺陷的錯(cuò)誤結(jié)論，軟弱土層中存在堅(jiān)硬土夾層時(shí)，波形曲線在堅(jiān)硬土層位置會(huì)出現(xiàn)反向反射信號(hào)。容易得出擴(kuò)頸的錯(cuò)誤結(jié)論。圖5（a）為接樁位置在樁頂以下11m 處時(shí)樁的檢測(cè)曲線。該樁樁底反射信號(hào)明顯，樁頂以下18m范圍內(nèi)以硬塑粉質(zhì)粘土為主， 地基承載

9、力達(dá)120kpa。 由于在深度15 左右處存在一厚度為1.5m左右的有機(jī)質(zhì)豐富的淤泥質(zhì)土，地基承載力僅為35kpa，因此在該樁樁頂以下的14.7m 處出現(xiàn)明顯的正向反射，應(yīng)是軟弱土層所致，而非樁身缺陷反射。圖5（b）對(duì)應(yīng)的樁，在施工深度范圍內(nèi)土層總體以淤泥質(zhì)軟土為主。但鉆孔資料顯示該處樁頂以下12- 14m 處存在一較硬的含礫砂層，該層土的地基承載力是上下土層承載力的5 倍多，由于PHC管樁不可能存在阻抗明顯增大段，該樁樁頂以下13m 左右處出現(xiàn)明顯的負(fù)向反射，一定是由軟弱土層中所夾的較堅(jiān)硬土層造成的。圖5 軟硬土層夾層對(duì)波形的影響對(duì)比5 嵌巖樁樁底反射識(shí)別嵌巖樁是指樁端嵌入基巖一定深度的大直

10、徑灌注樁，它主要應(yīng)用于特大橋、高層建筑、重型廠房等建筑物的基礎(chǔ)。 由于嵌巖樁樁底持力層為基巖，基巖特性、風(fēng)化狀況及樁底沉渣情況不同，嵌巖樁樁底反射與摩擦樁樁底反射相比較，常常具有更為復(fù)雜的信號(hào)特征。5.1 無樁底反射由應(yīng)力波傳播原理可知，當(dāng)樁底巖石的波阻抗相差不大時(shí)，即使樁較短，樁底反射也難以辨認(rèn)。圖6（a）為赤峰某工程輕微嵌和微風(fēng)化砂巖的人工挖孔樁的檢測(cè)曲線。由于樁底巖層堅(jiān)硬，樁底無沉渣存在，該檢測(cè)曲線樁底反射不明顯。5.2 同向型反射當(dāng)樁底為強(qiáng)度較低的砂頁巖或強(qiáng)風(fēng)化巖石，或嵌巖深度小或未入巖，或樁底沉渣較厚時(shí)，樁底巖土層波阻抗可能明顯小于樁身混凝土的波阻抗，此時(shí)樁底反射類似于摩擦型樁的樁底

11、反射。圖6（b）為赤峰某職業(yè)學(xué)校輕微進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)化砂巖的人工挖孔檢測(cè)曲線。由于樁底巖石強(qiáng)度較低，該檢測(cè)曲線出現(xiàn)了明顯的同向樁底反射。5.3 反向型反射大多數(shù)情況下嵌巖樁入巖深度為1.5- 3.0D（D為樁徑），當(dāng)樁嵌入的巖層強(qiáng)度較混凝土高，或入巖深度較大，樁端嵌巖部分與基巖構(gòu)成一體時(shí)（此時(shí)相當(dāng)于樁的截面積變大，波阻抗突然增大），檢測(cè)曲線出現(xiàn)與入射波方向相反的樁底反射，如圖6（c）所示。5.4 先負(fù)后正型反射當(dāng)入巖深度較大時(shí)，樁身應(yīng)力波在基巖面會(huì)發(fā)生反向反射，同時(shí)透射波沿嵌入巖層中的樁身混凝土繼續(xù)向下傳播。若嵌入的巖層相對(duì)較軟或樁底沉渣較厚，則入嵌段樁身與樁底巖土層間會(huì)產(chǎn)生同向的樁底反射。圖6（d）

12、赤峰某橋梁嵌入高強(qiáng)度流紋巖的鉆孔樁檢測(cè)曲線。從該曲線可以看出，該樁在約37m 位置處入巖，反向反射明顯。但該樁與其他樁不同的是，樁底出現(xiàn)明顯的同向反射。分析結(jié)果表明，該同反射源自該樁過厚的樁底沉渣。這一結(jié)論與其后進(jìn)行的鉆芯法檢測(cè)結(jié)果一致。鉆芯法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該樁樁沉渣厚度超過50mm，大大超過設(shè)計(jì)要求。圖6 嵌巖樁樁底反射曲線對(duì)比反射波法樁底持力層嚴(yán)重破碎或巖層中有破碎夾層的嵌巖樁時(shí)間:11-10-10 欄目:低應(yīng)變反射波法, 樁基檢測(cè) 作者:Tester 評(píng)論:0 點(diǎn)擊: 730 次 本文標(biāo)簽： 低應(yīng)變 , 動(dòng)測(cè) , 反射波法 , 嵌巖樁 , 破碎夾層樁底持力嚴(yán)重破碎或巖層中有破碎夾層的嵌巖樁檢

13、測(cè)波形如圖141704樁底持力層為弱風(fēng)化花崗巖，裂隙較發(fā)育，巖心呈短柱狀、塊狀；11樁底以下約50cm厚巖芯呈塊狀、碎石狀，施工單位解釋，可能為終孔前的沖孔過程中落錘過高所致；14樁底以下約200cm厚巖芯為粒徑約23cm碎石(在樁身下部有明顯擴(kuò)頸)；0-3樁底以下約8Ocm厚持力層為弱風(fēng)化花崗巖，往下為40era厚的強(qiáng)風(fēng)化夾層，再往下又為弱風(fēng)化花崗巖，樁底之后的同相反射為該強(qiáng)風(fēng)化夾層的反射。具有這種波形的嵌巖樁的檢測(cè)結(jié)果是最容易產(chǎn)生異議的，一方面，從檢測(cè)的角度，這種裂隙發(fā)育或十分破碎巖層本身就是波阻抗的減小，表現(xiàn)為同相反射，由于檢測(cè)方法的局限性，檢測(cè)人員很容易將其判為樁底沉渣或未嵌巖等極不利

14、缺陷；另方面，由于受場(chǎng)地地質(zhì)條件的限制，設(shè)計(jì)人員本來在設(shè)計(jì)時(shí)就是把樁設(shè)計(jì)支承在這種巖層。事實(shí)上，這種裂隙發(fā)育或十分破碎的巖層在未經(jīng)撓動(dòng)的情況下，彼此之間相互緊密排列在起，在三向受壓的條件下，其承載力還是比較高的。因此，在檢測(cè)分析時(shí)一定要詳細(xì)了解場(chǎng)地的地質(zhì)鉆探資料。低應(yīng)變時(shí)域信號(hào)識(shí)別技術(shù)時(shí)間:11-10-14 欄目:低應(yīng)變反射波法, 樁基檢測(cè) 作者:Tester 評(píng)論:0 點(diǎn)擊: 522 次 本文標(biāo)簽： 低應(yīng)變 , 信號(hào) , 分析 , 動(dòng)測(cè) , 反射波法 , 影響因素 , 時(shí)域分析文章目錄 隱藏o 1傳感器粘貼效果識(shí)別o 2測(cè)試盲區(qū)內(nèi)的缺陷識(shí)別o 3長(zhǎng)樁段擴(kuò)頸樁信號(hào)識(shí)別o 4樁周土阻力對(duì)波形的影

15、響1傳感器粘貼效果識(shí)別從理論上講，傳感器越輕且越貼近樁頂面，測(cè)試信號(hào)也越接近樁面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，測(cè)試效果越好。圖6為同一根樁傳感器虛粘和粘合牢固時(shí)的對(duì)比檢測(cè)曲線。由圖6可以看出，傳感器粘合牢固，波形規(guī)則，樁底反射信號(hào)清晰;傳感器粘合不良，可導(dǎo)致首波變寬，信號(hào)震蕩明顯加大，樁底反射信號(hào)無或不明顯，大大降低了檢測(cè)信號(hào)的判讀效果。圖6傳感器粘貼效果對(duì)比曲線2測(cè)試盲區(qū)內(nèi)的缺陷識(shí)別樁身淺部缺陷是樁基工程中最常見的缺陷。從樁身軸力傳遞特性可知，該類缺陷位置淺，在工作荷載下最易發(fā)生材料破壞，并且對(duì)工程質(zhì)量危害最大。同時(shí)，淺部缺陷易造成波形畸變，并且這種畸變很容易使樁身其他部位產(chǎn)生缺陷屏蔽。樁頂至其以下2m左右深度

16、范圍稱為測(cè)試盲區(qū)。在測(cè)試盲區(qū)樁頂應(yīng)力波傳播復(fù)雜，信號(hào)干擾大。如果盲區(qū)內(nèi)存在缺陷，由于激振脈沖有一定的寬度，則在脈沖寬度內(nèi)，應(yīng)力波遇到缺陷產(chǎn)生的上行反射波信號(hào)，將與能量較大的入射波重疊在一起，從而給樁身淺部缺陷信號(hào)的判別增加難度。盡管測(cè)試盲區(qū)的樁身缺陷判別難度較大，但并不是無法判斷，因?yàn)樵擃惾毕莅l(fā)生頻率高、位置淺，易于通過開挖方式予以驗(yàn)證，所以可以通過不斷的對(duì)比測(cè)試和開挖驗(yàn)證，來找出該類缺陷在曲線上的特征和變化規(guī)律，以指導(dǎo)該類缺陷的識(shí)別。實(shí)踐表明，根據(jù)以下特征對(duì)樁身淺部缺陷特別是嚴(yán)重缺陷進(jìn)行判別效果較好。完整樁波形，衰減規(guī)則，無缺陷反射波存在，樁底反射信號(hào)清晰(見圖7(a)。如果波形特征表現(xiàn)為有

17、較寬的入射脈沖，或首波為非半正弦波或呈明顯不對(duì)稱半正弦波，波形在整體上呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，波形振蕩延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(見圖7(b)，首波后反沖異常增大(見圖2(c)，反沖后曲線明顯在零線以上較長(zhǎng)時(shí)間不歸零或質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)幅值異常增大(見圖7(d)，則表明有淺部斷樁或其他類型的嚴(yán)重淺部缺陷存在。一般來說，缺陷越嚴(yán)重，缺陷位置越淺，曲線異常特征越明顯。此外，淺部位的全斷面缺陷還常伴有敲擊聲音異常或明顯的樁頂和樁周土振動(dòng)感等。圖7清部缺陷現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)曲線因?yàn)楫?dāng)敲擊樁頭產(chǎn)生的脈沖較寬時(shí)，直達(dá)信號(hào)常常會(huì)掩蓋樁項(xiàng)附近的缺陷反射信號(hào)，所以可以利用靈敏度高、阻尼比恰當(dāng)、高頻性能好的傳感器，來提高樁身淺部缺陷的分辨率。在現(xiàn)場(chǎng)

18、檢測(cè)時(shí)，一般是通過增加錘頭的硬度、減小錘體尺寸和質(zhì)量以及在樁項(xiàng)選擇堅(jiān)硬點(diǎn)激發(fā)等措施，來增加激振信號(hào)的高頻成分，這可以有效提高盲區(qū)內(nèi)缺陷的識(shí)別精度。例如，使用能激發(fā)出較低頻率脈沖的大質(zhì)量木棒敲擊樁頂時(shí)難以精確辨識(shí)出的淺部缺陷，在較高頻率脈沖中的脆性尼龍錘敲擊下可以清晰地顯示出來(見圖8)。圖8激發(fā)頻率高低對(duì)比試驗(yàn)曲線3長(zhǎng)樁段擴(kuò)頸樁信號(hào)識(shí)別實(shí)踐證明，樁身擴(kuò)頸不會(huì)對(duì)基樁的正常使用產(chǎn)生不利影響，因此，檢測(cè)分析中一般不將擴(kuò)頸看作是樁身缺陷。從樁身應(yīng)力波反射規(guī)律可知，樁身擴(kuò)頸引起的樁身反射信號(hào)與缺陷反射信號(hào)具有相反的相位特征。正常情況下，樁身的擴(kuò)頸信號(hào)與主信號(hào)極易辨別。一般來說，擴(kuò)頸在檢測(cè)曲線上表現(xiàn)為單一

19、的負(fù)向反射信號(hào)。如果樁身某處擴(kuò)頸段明顯且長(zhǎng)度較大，則在擴(kuò)頸段開始處反相擴(kuò)頸信號(hào)明顯，在擴(kuò)頸段結(jié)束處也會(huì)因樁身截面恢復(fù)到正常截面而出現(xiàn)明顯的正向反射信號(hào)，僅從反射相位來分析，此反射信號(hào)與正常的樁身缺陷信號(hào)難以區(qū)別，此時(shí)應(yīng)將檢測(cè)信號(hào)與樁底反射特征、土層分布和基樁施工情況結(jié)合起來進(jìn)行綜合判定，否則可能造成嚴(yán)重誤判。圖9為一般擴(kuò)頸與長(zhǎng)樁段擴(kuò)頸的對(duì)比曲線。由圖9(a)可以看出，該樁樁頂以下11m左右處的單一擴(kuò)頸表現(xiàn)為同一深度處有一明顯的單一負(fù)向反射信號(hào)，樁底反射信號(hào)清晰。由圖9(b)可以看出，該樁樁頂以下處出現(xiàn)非常明顯的負(fù)向信號(hào)，表明該深度處樁身出現(xiàn)非常明顯的擴(kuò)頸現(xiàn)象，但處又出現(xiàn)一非常明顯的正向反射信號(hào)，表明該深度處截面縮小非常明顯，似乎存在嚴(yán)重的樁身缺陷現(xiàn)象。綜合分析檢測(cè)曲線、施工記錄和土層分布特征后發(fā)現(xiàn)，范圍內(nèi)混凝土灌筑理論方量應(yīng)為，但施工中實(shí)際灌筑方量為，出現(xiàn)嚴(yán)重的超灌現(xiàn)象。據(jù)此計(jì)算，該范圍內(nèi)實(shí)際樁徑超過1600mm，即該擴(kuò)頸段樁身阻抗為設(shè)計(jì)樁身阻抗的4倍以上，因此，處的正向反射信號(hào)即為該擴(kuò)頸段結(jié)束處的正常反射信號(hào)。考慮到該樁樁底反射較明顯，將該樁判為完整樁，從而避免了樁身質(zhì)量的嚴(yán)重誤判。為慎重起見，在該樁樁頂至其以下的范圍內(nèi)進(jìn)行了取芯驗(yàn)證，并利用取芯孔進(jìn)行了聲波透射法檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，左右處無樁身缺陷。圖9單