工程桩低应变反射波时程曲线解析.docVIP

? 工程桩低应变反射波时程曲线解析 信息来源： 　 发布日期：2009-3-7 　 阅读次数:1085次 （浙江省地球物理技术应用研究所杭州 310015） 摘 要：本文综合各类型工程桩低应变反射波的时程曲线解析，并讨论和总结其各类缺陷的应力波的传播特征。 关键词：时程曲线，扩径，缩径，离析，断裂 一．前言 灌注桩是建筑物的常用基桩形式，它将上部结构的荷载传递到地基土层或岩层之中。因此桩基的施工质量以及评价桩身完整性的检测工作就显得尤为重要。 多年来，对桩身完整性的检测，较为快速有效的方法是低应变反射波法。因此目前几乎所有的动测规范均将此方法列为检测桩身完整性的首选方法。本文综合了各类工程桩低应变完整性检测的典型曲线加以解析。 二．方法原理 反射波法是以应力波在桩身中的传播特征为理论基础，当应力波在假定的一维均质杆件（桩）中传播时，其纵向的振动微分方程为： ⑴ 其中为纵波在杆件中的传播速度，需要说明的是应力波在传波过程中由于桩身截面 的非杆性体特性，因而将会引起三维效应和横向惯性效应，给动测资料带来一定的不单一性。 图1所示，在桩顶激振后，由于质点的振动引起应力波往下传播， 当遇到阻抗(RA)界面时，将产生反射和透射，根据界面连续条件和 牛顿第三定律，界面上两侧的质点速度，应力均应相等。 ? ? ⑴ 当桩底为支承桩，胶结良好，波阻抗近似不变时， 则 时，由⑷，⑸可知应力波为全透射，无反射信号，一般看不到桩底反射。但先决条件是激振的能量充分影响到桩底情况下。 ⑵ 当界面上应力波从高阻抗进入低阻抗时（），如磨擦桩的桩底、断裂、离析、缩径等缺陷。，则，，由⑷式可知与异号，下行的压缩波，上行的拉力波，由⑸式可知与符号一致，反射波与入射波同相。 当桩底存在沉渣或桩身完全断裂情况下，则 ，此时由⑷，⑸式可得出 则桩底处于应力为零，速度加倍。 ⑶ 当界面上应力波从低阻抗进入高阻抗时，如扩径桩或嵌入高阻抗的嵌岩桩，此时由于Z1＜Z2则 ，由⑷，⑸式可知与同号，反射应力同入射的压缩波，而与相反，反射波与入射波反相。 三．曲线解析 ? ㈠ 完整桩 一般完整桩在时程曲线上的反应：对于摩擦桩和嵌岩桩表现有三种情况：桩底反射与初始入射波同相；桩底反射不明显,以及桩底反射与初始入射波先反相后同相。如图所示： 图2：该桩为桩径377mm，桩长8m的振动沉管桩，设计砼强度等级C25,设计承载力为600kN,经测试后桩底反射明显,Vp值为3400m/s,经静荷载试验加载1216kN时,桩累计沉降量为7.63mm,卸载后桩顶回弹量为2.74mm,桩的残佘沉降为4.62mm，属完整桩。 图2 完整桩波形图 ? 图3：该桩为桩径1000m m，桩长30.3m钻孔桩，桩身完整,波速在3700m/s,砼设计强度C30,在8m以前曲线下降,为粉砂土较好地层反应,桩底反射与入射同相,桩底反射明显. 图3 完整桩波形图 图4：该桩设计桩径φ1200m, 长53m,C25,进入中风化，二桩桩身完整，桩底反射明显。0-4号Vp=3598m/s,桩底呈同相反射，有沉渣; 0-7号桩Vp=3549m/s, 桩底呈反相反射，嵌岩较好。 图4 完整桩波形图 图5：该桩径1000mm，桩长34m钻孔桩，桩土作用在时域波形中有明显反映，0-13m为粉质黏土，13-31m为淤质黏土，31-32m含砾黏土，32-33.5m强风化，33.5m以上中风化。曲线完整,桩底反相,说明嵌岩良好． ? 图5完整桩波形图 图6：该桩径1200mm,桩长26m，砼强度C25。桩尖持力于微风化安山粉岩2m，距桩头10-20m的地层较好，曲线上抬，桩底反射与入射波呈同相，说明有沉渣，波速在3500m/s，其桩身完整。 图6 完整桩波形图 ? ㈡ 缩径桩 缩径桩在时程曲线上的反映比较规则，缩径部位的缺陷呈先同相后反相，或仅见到同相反射的信号，视严重程度，可能有多次反射，此类缺陷桩一般可见桩底信号。如图所示： 图7：该桩径为1000mm，桩长56m钻孔桩，地质条件为20m上部为粉砂，下部为淤泥。从曲线分析4m左右扩径，19.5m左右缩径和地层界面的综合反映。经取芯岩性在19m处取得岩性一侧夹泥，是缩径所致。 图7 缩径桩波形图 ? 图8：该桩径426mm，桩长18m沉管桩。钢筋笼长6m，设计承载力标准值320kN,经测试:桩身6.5-7m处存在缩径或局部离析，其原因成桩时拔管太快所致，说明钢筋笼底部存在缺陷，但桩底基本可见，属Ⅱ类桩。 图8缩径桩波形