反射波法检测基桩缺陷原理及应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第１Ｏ期　２　０　０　７年４月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥ　兀】ＲＥ　Ｖ０１．３３Ｎｏ．１０　ａｐｔ．２００７　・１６７・　文章编号：１００９—６８２５（２００７）１０—０１６７—０２　反射波法检测基桩缺陷原理及应用　马遂昌　摘要：介绍了反射波法检测原理，分析了桩身缺陷波形，对桩身的缺陷位置进行了计算，分析了产生桩身缺陷的原因，　提出了缺陷的处理方法，并通过工程实例进行了验证，以推广反射波法桩基检测技术。　关键词：反射波，钻孔灌注桩，缺陷，基桩　中图分类号：ＴＵ４７３．１　文献标识码：Ａ　　桩基以其承载力大，造价低等特点，越来越多地被广泛运用　出现同向反射信号。于各种桥梁和高层建筑的基础中，但由于其施工技术复杂，工艺　１．４扩（缩）径　流程相互衔接紧密，且多在水下及地下进行，施工影响因素较多，　曲线不规则，有桩间反射，一般可见到桩底反射波。扩径时第　通常很容易出现缩径、夹泥断桩、空洞和胶结不良等多种形态复　反射波与入射波反相，第二反射波与入射波同相。缩径则相反。　杂的质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。反射波法　２桩身缺陷位置计算　因其检测速度快、费用低、设备轻等特点，在桩基检测中被广泛采　根据完整桩长Ｌ，桩身混凝土中的波速　，桩身缺陷的深度　用。通过反射波检测，可判断桩身缺陷类型及缺陷所在位置。　Ｌ　可分别按下式计算：　一１　反射波法检测原理及桩身缺陷波形分析　反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿　着桩身向下传播，在桩身内存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、　ｖｐ＝２Ｌ／ｔ　Ｌ　：１／２Ｖｔ￣ｎｔ　（１）　（２）　断桩和严重离析等部位）或桩身截面变化（如缩径或扩径）部位将　陷部位反射波的到达时间；　产生波的反射，经接受、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身　身纵波速度的平均值。　不同部位的反射信息，据此计算桩身波速，以判断桩身完整性及　估计混凝土强度。还可根据视波速和桩底反射波到达时间对桩　的实际长度加以校核。　其中，Ｌ为完整桩长；ｔ为桩底反射波到达时间；ｔ　为桩身缺　为同一工地内多根已测合格桩桩　３产生桩身缺陷的原因　３．１　夹泥、断桩　１）灌注中导管提升过猛或测深有误，导致导管底口脱离混凝　土面而形成断桩。２）灌注时间过长，首批混凝土已初凝，流动性　降低，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，因而也会在两层混凝土　中夹有泥浆渣土，甚至全桩夹有泥土形成断桩。３）灌注过程中发　生机械故障（如导管堵塞、卡管等）而使混凝土浇筑中断，导管上　１．１　完整桩　反射波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易于读取反射波　到达的时间，桩身混凝土平均波速较高。对于摩擦桩，入射波与　反射波同相；端承桩与扩底桩入射波与反射波反相。　１，２断桩　反射波到达时间小于桩底反射波到达时间，且波幅较大，往　往出现多次反射，观察不到桩底反射。　拔时管口脱离混凝土面，泥土涌入桩位而形成断桩。４）因导管破　裂或接头密封不严，在压力作用下，泥浆混入导管中的混凝土中　而引起夹泥。５）开始灌注时，首批混凝土量没有达到规定的要求　或导管底离孔底间距太大，不能有效地埋住导管口，使泥水混入导　１．３　离析　曲线不规则，波速较低，反射波幅减小，频率降低，在离析处　２，７爆破后检查　外由专职安全员进行警戒，专职安全员与爆破员用对讲机联络，　起爆后由爆破员进入现场检查爆破情况，确认无瞎、哑炮后　确认爆破区域内无人畜后方可起爆。爆破结束后由爆破员检查　确认全部引爆后方可向安全员发出安全信号，由安全　方可通知安全员撤除警戒；同时安全员检查既有线行车设备有无　爆破情况，损坏，如有损坏及时通知有关部门进行处理。　员解除警戒。　参考文献：　３防护措施　爆破装药之前做好施工用时计划，并按照施工用时计划向有　关部门上报封锁要点计划，批准后按照计划施工。在爆破危险区　［１］邓学钧．路基路面工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９８．　［２］章子春．线路［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００４，　Ｂｅｆｏｒｅｈａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｔｏｎｅ　ｗｏｒｋｓ　ｉｎ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｙａｒｄ　ＬＩＵ　Ｌｉｎｇ－ｆｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｗｏｒｋ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｄ　ｂｌｅａｓｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｔｏｎｅ　ｗｏｒｋｓ　ｉｎ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｙａｒｄ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｇ　ｔｎｏ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｕｔ，ｐｏｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｃｈａｒｇｅ，ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｓｔｌｒｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　Ｆｅ｛ｅＦｅｎｅｅｓ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｗｏｒｋｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｌｓｔｉａｎｇ，ｓｅｔｔｉｇ　ｏｕｔ，ｄｒｉｎｌｌｉｇ，ｃｏｎｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　收稿日期：２００６—１２—０９　作者简介：马遂昌（１９７４一），男，上海交通大学工程硕士研究生，工程师，中铁二十局集团公司西北分公司，广西南宁７１００３２　维普资讯 http://www.cqvip.com ．１６８．　荤　山　西建筑　中为有问题桩的实测速度响应曲线（见图１，图２）。　导管造成断桩。６）地质条件差，灌注过程中孔壁坍塌或流砂，使　后利用反射波检测，通过对测试曲线分析，判断两根桩有问题，图　泥土涌入混凝土中造成夹泥或断桩。　３．２缩径　１）桩身范围内有软弱地层时，孔壁坍塌或内挤造成缩径。　２）在砂层或富水层中灌注时，如果停钻时间太长，孔内泥浆　会在自重作用下失水，水向砂层渗透，泥则附着于孔壁，越积越　厚，从而加厚了泥壁，减小了孔径。　．　Ｔｆ１　…　—一ｆ２　一　ｆ０一一３）地层中有遇水膨胀的软土或粘土泥岩时，会造成缩径。　图１　ａ号桩实测速度响应曲线　３．３局部混凝土离析、松散　１）灌注过程中导管进水，使水泥和骨料之间发生了分离。　２）灌注过程中导管在混凝土中的埋置深度过小，首批混凝土　中已被泥浆离析的部分混凝土没有上翻而留在桩的内部。　３）导管埋置过深，而又拆管不及时，或拔管过快使新老混凝　土不能很好地结合而留下空隙，引起局部松散。　图２　ｂ号桩实测速度响应曲线　ｔｏ　ｔ１　一ｔ２　～　由（１）（２）式可以计算出缺陷埋深，它们分别为２．８５　ｍ和　３．９５　ｍ。经抽芯检测，发现缺陷实际埋深分别为２．７５　ｍ和４．２０　ｍｏ　计算值与实际值有一定的误差，这主要是计算中未考虑桩侧　４缺陷处理　４．１断桩的处理　１）如果在刚开始灌注时发生卡管，或首批混凝土未埋住导管　土及桩材内部阻尼的影响。根据大量桩基测试资料分析得出误　底口使导管进水，这时应立即停止灌注混凝土，并清除已灌混凝　差值一般都较小，基本上小于５％，工程上是可以接受的。　土，重新灌注。　针对这两桩缺陷性质，采用钻孔注浆法进行补强。先用钻机　然后用高压水洗孔，达到出　２）当桩身混凝土已灌注到一定长度时发生断桩，而又未及时　在每根桩上钻３个孔，孔径为７５　ｍｍ，进行处理，造成已灌混凝土凝结，可采取冲击钻重新成孔的方式　水无混浊和碎屑出现，最后下灌浆管入孔内，采用橡皮球封堵孔　浆液为按水灰比为１的配比调制的　进行。如断桩位置位于水位线以上，亦可采取明挖接桩的方式进　内，由其中一个孔进行注浆，行。　水泥浆。采用较稀的水泥浆目的是先将孔内存水排挤出来，待另　封闭一个出浆口，换用水灰比为０．４５　３）如断桩位于桩顶下一定范围０　ｍ～５　ｍ，同时水位较低或容　两孔出水完毕，开始出浆后，易降低时，可将缺陷处至桩顶的混凝土凿除，再用同标号或更高　的稠浆继续灌注，待出浆口完全出稠浆后，封闭出浆口，增加压力　标号的混凝土接桩。　至０．５　ＭＰａ，稳压３０　ｍｉｎ，卸除压力。然后对另一出浆口启封，同　样进行加压、稳压。　４．２夹泥、缩径或局部混凝土松散的处理　４．２．１　压浆　如此作为一个孔口的压浆程序，待３个孔均完成上述程序　进行封孔，停止灌注４　ｈ后，水泥浆凝固，撤去封　当桩身混凝土存在夹泥或局部混凝土松散等缺陷时，可采用　后，即停止灌注，经过反射波检测，波形基本正常。　压浆补强的方式进行处理。浆液可采用水泥浆或改性高分子聚　堵。压浆处理后，合物和其他化学浆材。　首先对需要补强的桩至少设两个钻孔，一个进浆孔，另一个出　６结语　钻孔灌注桩施工质量控制是一项很重要的工作，要严格按规　浆孔，孔深要求在缺陷位置１　ｍ以下，然后用高压水冲洗干净桩身　范施工，以免出现质量事故。一旦发生质量缺陷，应及时对缺陷　混凝土中的夹泥或松散混凝土，再将孔中的水排出，即可压浆。　的成因进行技术分析，然后对症下药，找出合理、经济的处理措施　４．２．２补强　和方案。　当桩身混凝土出现缩径时，可采取在抽芯孔加设补强钢筋束　参考文献：　的方式进行处理。　［１］吴绵拔．桩基检测概述［Ｊ］．土工基础，２００１（３）：２—６．　［Ｊ］．公路，１９９９（３）：２８—３０．　施工时，首先通过抽芯孔来确定缩径的范围，再根据缩径范　［２］闵召辉，张厚忠，朱新实．浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测　围用等强度替代法计算钻孔数目和钢筋束用量，然后用高压水清　洗钻孔，最后在孔内放置钢筋束，并向孔内压注水泥浆。　［３］刘和平．钻孔灌注桩缺陷处理［Ｊ］．公路，１９９９（１２）：５６—５８．　５工程实例　某桥梁基础为钻孔灌注桩，桩长为２０　ｍ，桩径为１．５　ｍ，成桩　［４］邵继跃、基桩检测方法的综合运用及整体可靠性评价［Ｊ］．山　西建筑，２００５，３１（７）：８４—８５．　Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆａｉｌｕｒｅ　ＭＡ　Ｓｕｉ・ｃｈａｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆａｉｌｕｒｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｓ　ｉｅｔｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｄｉｓ—　ｃｕｓｓｅｓ　ｉｔｓ　ｃａｕｓｅｓ，ｐｒｏＩ￣ｓｅｓ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆａｉｌｒｅ，ａｎｄ　ｖａｕｌｉｄａｔｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｏｐｕｌａｒ￣ｅ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｗａｖｅ，ｂｏｒｅｄ　ｃａｓｔ—ｉｎ－ｓｉｔｕ　ｐｉｌｅ，ｆａｉｌｒｅ，ｆｏｕｎｄａｔｉｕｏｎ　ｐｉｌｅ