桩基检测重要环节——低应变法检测桩基浅部缺陷

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混凝土灌注桩在施工过程中受各种因素影响,常会出现缩径、扩径、夹泥、离析和断桩等缺陷,从而影响工程质量,当桩身缺陷在近地表面时,桩身缺陷极大降低了基桩极限荷载,因此在桩身质量完整性检测中对浅部缺陷进行判断甄别是非常重要的。今天岩联小编要给大家分享的是桩身浅部缺陷产生的原因及低应变检测桩基浅部缺陷的工程案例。 一、桩身浅部缺陷产生的原因: 1.混凝土浇注量不够导致桩头部位混凝土骨料少或无骨料、浇结不良,成桩质量差;

混凝土灌注桩在施工过程中受各种因素影响,常会出现缩径、扩径、夹泥、离析和断桩等缺陷,从而影响工程质量,当桩身缺陷在近地表面时,桩身缺陷极大降低了基桩极限荷载,因此在桩身质量完整性检测中对浅部缺陷进行判断甄别是非常重要的。今天岩联小编要给大家分享的是桩身浅部缺陷产生的原因及低应变检测桩基浅部缺陷的工程案例。

一、桩身浅部缺陷产生的原因:

1.混凝土浇注量不够导致桩头部位混凝土骨料少或无骨料、浇结不良,成桩质量差;

2.浇注过程中导管埋入混凝土过深或导管埋入混凝土时间超过初凝时间,拔导管致使混凝土出现内部空洞、蜂窝等缺陷;

3.机械震动、碾压等外力损伤(如过早开挖处理桩头、附近施工影响)造成浅部缺陷;

4.地质原因(砼成长初期,地下水流冲刷、溶洞、土洞或溶漕漏浆)等因素引起的。

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二、工程概况

该项目在湘粤边界大瑶山地区,为典型的岩溶地貌,地下水丰富,广泛分布的可溶性碳酸类岩石受水的物理化学作用,溶沟、溶洞强烈发育,桥梁桩基础采用群桩基础,设计强度C30,桩径1.0米,为了穿过溶洞顶板等不良地质,设计要求基桩入岩数米至十余米。

三、现场检测要求

检测前凿去桩顶浮浆至桩身混凝土密实面,打磨平整信号激发、接收区域。传感器安装在距桩中心2/3半径处,每根桩采集三处波形,三个采集点呈正三角形布置,使传感器用黄油与桩顶表面充分耦合,激振点位置选择在桩中心。

振源频率的选择采用尼龙头力棒和铝质头力棒、铁锤(3磅、8磅),分别产生低频和高频应力波;加速度传感器的选择应考虑频率响应及灵敏度是否满足要求,桩浅部缺陷侧重考虑频率响应,一般应达7kHz,本次选用加速度传感器频率范围1-7kHz。

四、仪器参数设置

1.采样滤波为全通采样,使所有频率信号均能通过。

2.使用低应变检测仪时激振应力波频率一般低于10kHz,为满足采样定理要求,采样频率大于信号中最高频率的2倍。本次检测采样频率选为40kHz。

3.时域信号记录的时间段长度在 2L/c时刻后延续不少于5ms,桩长为10m左右,由完整桩桩底反射波测得本工地桩身平均弹性波速为3920m/s。

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因施工等影响,尚未终凝的桩受到横向或斜向推力的作用从而把桩剪断形成断桩或者其它缺陷。某桥13号墩设计8根桩,全部要求进行低应变法无损检测,考虑到该桥墩桩长短、桩径大,激振设备不考虑尼龙力棒,首选铝质头力棒,铝质力棒激振,应力波曲线呈现低频宽幅大摆动振动特征,说明桩有浅部异常,改用铁锤轻轻敲击,采样参数不变,目的是产生较高频率应力波,结果发现该桥墩6根基桩存在浅部严重缺陷见表1。

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由波形信号可以看出,①当缺陷深度在1.0m(>1d,d为桩直径)以上时,应力波时域曲线呈现多次反射波,能清楚地确定缺陷位置。②当缺陷深度在0.3-1.0m(≤1d)时,应力波时域曲线初看为正弦波阻尼振荡衰减曲线,会误认为是耦合不充分而由传感器自振引起,经深入分析得到:第1个波为直达波;第2个波为直达波和缺陷反射波的叠加,所以第2个波峰比第1个波峰高;第3个波为缺陷的二次反射波。这时将曲线进行频谱分析,得到的,更准确的确定了缺陷的位置。

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于是要求施工方对所检测疑问桩进行桩头取芯结合开挖查明异常原因。在钻孔取芯过程中多次出现卡钻现象,所取出芯样破碎。经开挖验证,6根基桩上部均存在断桩、破碎等现象,图2为基桩开挖验证部分照片,可见桩头附近明显断桩,验证了实测与开挖检查结果一致。经调查,该桥墩为人工挖孔桩,混凝土干灌施工,在浇注完第五天即进行放炮开挖基坑,炸药爆破所致桩浅部混凝土破碎、抬断。

通过该工程桩基低应变动测,浅部缺陷应力波曲线有如下特点:

1.在现场检测基桩过程中用手锤或力棒激振,当曲线呈现低频宽幅大摆动振动波形时,其原因往往是由于激振频率太低而未产生浅部缺陷反射波,只产生了浅部缺陷块体的振动,这时能定性确定浅部有缺陷,此时应采用铁锤竖向轻激,定量确定浅部缺陷位置。

2.如果铁锤重激振,则面波、浅部缺陷反射波叠加在浅部缺陷块体与检波器的共振低频宽幅大摆动曲线之上,有效信息湮没其中。

3.对于更浅部位的缺陷(约0.5d,d为桩直径),铁锤激发曲线常呈现不规则的漂移,用力棒或其它频率较低的锤敲击桩头,呈现宽幅大低频曲线特征,且敲击中能够听到“空空”声。

以上就是岩联小编为大家总结的桩身浅部缺陷产生的原因及实际案例,桩身缺陷我们无法避免,但是我们最大可能滴规避及排除,下期给大家分享低应变检测桩身浅部缺陷应注意的问题。

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