浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测

发表于2011-12-17     2444人浏览     0人跟帖     总热度:10  

浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测
【摘要】介绍桥梁工程钻孔灌注桩低应变完整性检测原理和使用条件, 以及现场检测时的注意事项。
【关键词】钻孔灌注桩 低应变 检测
1 钻孔灌注桩检测技术
钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、
铁路桥梁等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥, 基本采用钻孔灌注桩。但是, 由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程, 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明,仍有5%~20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测, 可以有效地避免质量事故发生, 并及时采取补救措施, 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法, 如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法, 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中,低应变检测方法以其操作方便快速, 准备工作少, 作业面小, 费用低等优点被广大检测部门所采用。
2 低应变检测原理
低应变检测基本原理是用较小的力锤敲击桩顶, 给桩一定的能量, 使桩中产生应力波, 检测和分析应力波在桩中的传播历程, 便可以分析出桩基的完整性。弹性波在传播过程中遇到弹性介质突然发生变化的界面, 将会产生反射和透射, 根据波的反射时间和桩体中的波速就可以估算出桩长或缺陷的位置。
2.1 弹性杆内的波动方程
当柱体的横向尺寸与波长相比很小时, 可以用一维波动理论描述杆的波动问题。波在杆中传播速度C , 与杆的弹性模量E、截面积A密切相关, 并存在:
Z=EA/C (1)
式中:Z为杆的波阻抗。
设应力波为F(t), 当应力波从波阻抗Z1界面传播到波阻抗Z2界面时, 则应力波发生反射波FR(t)和透射波FT(t)。
FR(t)=F(t)(Z2-Z1)/(Z2+Z1) (2)
FT(t)=2F(t)Z2/(Z2+Z1) (3)

浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测_1

根据式(2)、(3)有如下推论:
(1)均匀完整桩(桩径一致, 桩质量均匀)不存在反射波凡FR(t)和透射波FT(t), 输入应力波F(t)不发生变化, 达到桩底(Z2=0), 只有反射波FR(t), 且凡FR(t)=F(t)。
(2)不均匀桩(桩径发生变化, 或桩身混凝土质量发生变化)桩波阻抗Z 降低, 表现为桩径缩小或桩身混凝土质量降低, 此时, 产生应力波反射(FR(t)为负, 拉应力反射)。桩波阻抗Z增加, 表现为桩径增加或桩身混凝土弹性模量E增加, 此时, 产生应力波反射FR(t)为正, 压应力反射)。
2.2 低应变检测条件
(1)低应变检测是建立在一维杆波动理论基础上, 即杆的长度远大于杆的直径。
根据国内外低应变检测仪器(如美国PDI公司PIT Collector), 大致存在相同的使用条件, 即桩长大于10倍桩径.
(2)低应变是因锤击能量较低, 不足以引起桩体发生位移或位移趋势而得名, 对于较长的桩基, 锤击能量沿桩身传播由于周围土的摩阻力等外界因素影响而降低。不同的检测仪器有不同桩长条件限制, 一般为桩长小于30倍桩。
对于较大直径的短粗桩或较长的桩, 宜采用超声波法、高应变法或抽芯试验方法进行检测, 建议不采用低应变检测, 以免作出错误的结论。
3 低应变检测注意事项
低应变检测除了清理较好的桩头、正确安置传感器、恰当的锤击、明显的桩尖反射等条件外, 笔者在桩基检测中, 针对桥梁工程桩基检测, 还应考虑以下几点:
(1)桥梁钻孔灌注桩桩径较大, 一般在0.8~1.2m之间, 有的桩径达1.5m以上。针
对较大直径桩基, 应沿2/3桩径处均匀布置4-6个测点。考察同一根桩基不同测点采集信号是否相同;同一工地不同桩基采集信号是否相同。
(2)对于采用护筒或围堰施工的桩基, 应考虑外部护筒及围堰直径比设计桩径偏大, 引起桩头扩径的虚假信号。
(3)清除桩头时, 有的单位采用冲击钻设备或重夯方法, 容易引起桩头部分发生损坏,存在“ 暗伤” , 应力波传播至此会引起波的反射, 导致错误结论。因此, 清除桩头时, 最好采用冲击振动较小的设备, 或手工锤凿桩头。
(4)缩径(截面积A减小)和混凝土质量降低性模量E降低表现的信号较相似, 应结
合工程地质钻探资料, 考虑地层中是否存在软塑土体。并根据灌注混凝土原始记录, 计算混凝土的灌人量V以及混凝土灌入时上升的高度H二者之比, 得出实际灌注混凝土桩径D,与设计桩径进行比较, 以区别信号反映是缩径还是混凝土质量降低, 不能一概而论为某一种原因所致...http://www.chinatesting.com.cn/special/show-2.html
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