柔性桩的低应变动力检测技术研究

2016-08-22张鑫吴斌

地球 2016年4期

关键词：时域泥土桩基

■张鑫吴斌

（浙江省工程勘察院浙江宁波315012）

柔性桩的低应变动力检测技术研究

■张鑫吴斌

（浙江省工程勘察院浙江宁波315012）

柔性桩和其他的桩基相比，其刚度较低，而且弹性模量更小，对检测技术的要求较高，本文正是结合这一背景，以水泥土搅拌桩，高压旋喷桩为例对其中应用的低应变动力检测技术进行了探讨。

柔性桩低应变动力检测技术高压旋喷桩水泥土搅拌桩应用

0　引言

对于建筑物来说，桩基就如同树根一样，有着维持建筑物稳定性的作用，其质量性不言而喻。但是在实际的施工中，由于各种因素的存在，桩基有可能会发生各种质量问题，而加强这些问题的检测就显得很有必要。在众多的检测技术中，低应变动力检测技术作为一种新型的检测技术，具有检测快和成本低等突出特点，可以在最短的时间内检测出更多的问题。

1　低应变动力检测技术的基本原理

在低应变动力检测中，可以将桩身看成一维弹性杆件，当在桩顶添加了一个冲击荷载时，则就会在桩身内产生一个应力波沿着桩身的轴线传向桩底。而应力波在桩身内产生的各种信号则主要由粘结在桩顶部的传感器接收。如果应力波在桩体内的传播过程中遇到了阻抗变化时，也即是桩身存在缺陷（裂缝、夹泥、空洞、断裂、离析等问题）时，便会产生反射。即入射的应力波在变阻抗的界面上有一部分透过界面继续沿着杆往下传播，而另一部分则从界面上反射回来。前者称为透射波，而后者称为反射波。当桩界面上下两段阻抗相差愈大时,反射的能量愈大，故测到的反射波也愈明显，根据一根桩不同阻抗变化界面其反射波的时域和频域曲线的不同特征，就可以判断桩身缺陷,评定桩身质量。图1展示了低应变动力检测技术的基本原理。

图1　低应变动力检测技术的基本原理示意图

2　低应变动力检测技术在高压旋喷桩中的应用

正是由于低应变动力检测技术为一种桩基无损检测的检测技术，使得其可以很好地被用于水泥混凝土搅拌桩的桩身完整性检测之中。其主要检测原理为：当用力锤敲击桩头，产生的应力波向下传播，传播过程中遇到桩身喷射不均、桩底土等阻抗变化处时，应力波即发生反射。通过对基桩测试仪接收到的信号采用时域、频域程序分析，判定桩身阻抗的变化，即可确定基桩的桩身质量情况。其中信号的时域和频域分析过程主要如下：

2.1信号的时域分析

在低应变动力检测技术检测高压旋喷桩中，得到的波形主要是时域的波形，横坐标主要表示时间，其主要表示波在高压旋喷桩内传播一个来回周期需要的时间。而纵坐标主要代表波形的幅度，表示了信号在桩内反射的强弱程度，而波形曲线主要表示态激振响应随时间变化的曲线。而弹性波在高压旋喷桩体内传播的关系主要如下公式所示：

在上式中，ν主要表示弹性波在高压旋喷桩内传播的速度；L为高压旋喷桩的长度；t为检测传感器检测到桩底反射波所需要的时间。

而如果高压旋喷桩内某个部分出现了缺陷，便可以根据下式推算出缺陷所在的具体位置：

在上式中，L′表示高压旋喷桩的具体缺陷位置；t为检测传感器接受到缺陷位置的发射波所需要的时间；C为波形在桩体内的平均传播速度。