嵌岩桩桩底低应变反射波曲线特征及实例分析.pdf

岩土工程界 第11卷 第2期检测与分析 〔 收稿日期 〕 2007 - 7 - 02 嵌岩桩桩底低应变反射波曲线特征及实例分析 景 胜 福州铁建工程质量检测有限公司 摘 要 钻孔灌注嵌岩桩是桥梁工程中常用的一种桩基础,桩底没有嵌入基岩或嵌入深度未达到设计要 求,桩底混凝土离析或者桩底沉渣过厚等情况时,会严重影响桩基承载力。以温福铁路钻孔灌注 桩实际检测过程中出现的情况为例,粗浅地归纳出一些桩底完整及有缺陷的嵌岩桩反射波曲线 特征。 关键词 嵌岩桩桩底 低应变法 反射波曲线特征 1 嵌岩桩检测理论 1反射波法理论反射波法理论基础是一维 杆波动理论 [1 ]。波动方程为 5 u 5x 2 1 c 3 5 2 u 5t 2 1 式中,c E ρ。方程 1的理论解是 u x, t fx - ct g x ct 2 应力波fx- ct 和g x ct 以初始形状不变的状态 进行传播,遇桩身缺陷时会产生反射与透射等。根 据连续条件和ViVrVt牛顿第三定律,则 ViVr Vt3 A1δrδt A2δt4 式中V和δ 分别为两中不同波阻抗发生变化处质点 运动速度和截面应力,下标i、r、t分别为入射,反射 和透射,根据动量守恒条件,可该写为 ρ 1Vc1A1 V i Vrρ 2Vc2A2Vt 5 将方程3和5联立,可得 [2] Vr Z 2 - Z1 V i Z 1 Z2 6 式中 Z1, Z2为反射界面上下部的广义波阻抗; 1当被测桩身无异常时, Z1Z2,桩身内部无 反射 V r0 ; 2当被测桩身有异常如缩径、 夹泥、 桩身 碎裂等等时, Z1Z2, Vr与Vi同号,即实测振动 速度-时间曲线上,反射波与入射波同相起跳。 反之,若由于桩身扩径或其他原因造成桩身某段截 面积或强度增大时,广义波阻抗增大,即Z1ρ2, ρ 2Z2, Vr与Vi同 号,即实测振动速度-时间波形上,反射波与入 射波同相。继续传播,当传过缺陷层进入基岩面时, Z1Z2,发射波与入射波反相。在整个过程中,桩底 反射波曲线将会出现类似一个周期的“ 正弦 ” 曲线。 工程实例温福铁路某特大桥55号墩10号桩 设计为嵌岩桩,设计桩长2615m,砼强度C30,持力 层为凝灰岩灰绿色,弱风化。σ 1200kPa,检测过 程发现10号桩桩底缺陷,经过取芯验证桩底2m为 全风化,没有进入基岩,反射波法时域波形曲线见图 5,取芯照片见图6。某特大桥26号墩9号桩设计 为嵌岩桩,设计桩长3218m,砼强度C30,持力层为 花岗岩灰白色,弱风化,σ 1200kPa。检测过程发 现缺陷,经过取芯验证桩底30cm为泥砂,夹层导致 桩底砼没有跟基岩胶结。反射波法时域波形曲线见 图7,取芯照片见图8。 3 结论 1对于水下灌注混凝土嵌岩桩的低应变反射 波实际检测过程中,由于桩低所处的地质情况往往 比较复杂,导致波形信号发生畸变,在对桩等级进行 判定时要结合地质情况及其施工工艺综合考虑。 2被测桩桩底反射波与激振信号之间的相位 关系,在一定程度上反映了嵌岩桩的桩身质量。 参考文献 [1 ] 段新胜,顾 湘.基桩工程.武汉中国地质大学出版社, 1994. [2 ] 中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范JGJ 106 - 2003.北京中国建筑工业出版社, 2003. [3 ] 铁路工程基桩无损检测规程TB10218 - 99.北京中国铁道 出版社, 1999. 作者通讯地址福州市火车站沁园路77号福州铁建工程质 量检测有限公司 邮编 350013 66 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.