淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用論文

　　樁基工程是一個工程術語。灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分，因而對樁基的檢測便可分為成孔質量檢測和成樁質量檢測兩大部分。其中成孔是灌注樁施工中的第—個環節。成孔作業由於是在地下、水下完成，質量控制難度大，複雜的地質條件或施工中的失誤都有可能產生塌孔、縮徑、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題。成樁質量檢測又可分為承載力檢測和對完整性檢測。以下是小編今天為大家精心準備的：淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!

　　淺談高低應變檢測在港口工程樁基中的綜合應用全文如下：

　　江浙地區的碼頭常採用高樁碼頭，而其核心是樁基礎。樁基常採用預製混凝土樁和鋼管樁，預製混凝土樁在沉樁過程中經常出現樁身完整性缺陷。

　　目前規範中常用的檢測方法有高應變檢測和低應變檢測。對於易出現完整性缺陷的混凝土預製樁，可以在沉樁過程中進行高應變檢測，沉樁完成後可以用低應變檢測進行校核。兩種方法綜合分析，對基樁完整性的判定會更加的合理。

　　1 高應變檢測完整性

　　高應變法基本原理是應力波在樁身中的傳播滿足一維波動理論。在樁頂作用一瞬態的豎向作用力，使樁身產生一明顯的加速度和土阻力效應，由此產生的慣性力對樁身的應力和變形產生顯著影響。通過在樁頂附近截面安裝力和加速度感測器，量測出樁土體系在動荷載作用下的動力響應，這些響應訊號包含著豐富的樁身阻抗和土阻力變化資訊，用波動力學理論分析研究應力波沿樁土體系的傳遞與反射現象，從而可以判斷出樁身完整性和單樁極限承載力。

　　高應變動測樁身結構完整性是用完整性係數β 表

　　示。β 定義為下上兩個截面的波阻抗Z2、Z1 之比。計算公式見式

　　*** 1***:

　　β = Z2/Z1 =***[F*** t1*** + Z. V*** t1*** ]- 2ΔR +[ F*** tx*** + Z. V*** tx*** ]***/***[F*** t1*** + Z. V*** t1 *** ]-[ F*** tx*** + Z. V*** tx*** ]****** 1***

　　式中: β——樁身完整性係數;

　　F*** t1*** 、F*** t2*** ——t1、t2時刻測點處實測的錘擊力*** kN*** ;

　　V*** t1*** 、V*** t2*** ——t1、t2時刻測點處實測的速度*** m/s*** ;

　　tx——缺陷反射峰所對應的時刻*** ms*** ;

　　F*** tx*** 、V*** tx*** ——缺陷反射峰對應時刻測點處實測的力*** kN*** 、速度*** m/s*** ;

　　△R——缺陷以上部位土阻力的估計值，等於缺陷反射七點的錘擊力減去速度與樁身截面力學阻抗的乘積;

　　Z——缺樁身截面力學阻抗*** kN·s /m*** 。

　　樁身缺陷斷面位置可按式*** 2*** 計算:

　　X = c*** tx - t*** /2 *** 2***

　　式中X———計算點與測點間的距離*** m*** ;

　　C——樁身應力波波速*** m/s*** ;

　　tx——缺陷反射峰所對應的時刻*** ms*** ;

　　t1——速度第一峰所對應的時刻*** ms*** 。

　　樁身完整性評價標準。

　　β = 1. 0: 完整樁;

　　0. 8≤β < 1. 0: 基本完整樁;

　　0. 6≤β < 0. 8: 明顯缺陷樁;

　　β < 0. 6: 嚴重缺陷樁或斷樁。

　　2 低應變檢測完整性

　　低應變動力測樁的基本原理是採用動力激振使樁引起彈性振動。低應變反射波法應用最廣，反射波法是建立在波動理論基礎上，將樁假設為一維彈性連續杆，在樁頂部進行豎向激振產生彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯差異的介面*** 如樁底、斷樁和嚴重離析等*** 或樁身截面積變化*** 如縮徑或擴徑*** 部位，波阻抗將發生變化，產生反射波，經接受放大、濾波和資料處理，可以識別來自樁身不同部位的反射資訊。利用波在樁體內傳播時縱波波速、樁長與反射時間之間的對應關係，通過對反射資訊的分析計算，判斷樁身混凝土的完整性及根據平均波速校核樁的實際長度，判定樁身缺陷程度及位置。樁身缺陷位置斷面可按式*** 3*** 計算:

　　X = Cm . t'x /2 *** 3***

　　式中X——計算點與測點間的距離*** m*** ;

　　Cm——同一場地內多根已測合格樁樁身的應力波平均波速*** m/s*** ;

　　tx——缺陷部位反射波到達時間*** ms*** ，可由時域波形圖上讀取。

　　樁身完整性評價標準。

　　Ⅰ: 檢測波形無異常反射、波速正常，樁身完好，屬完整樁;

　　Ⅱ: 檢測波形有小畸變，波速基本正常、樁身有輕微缺陷、對樁的使用沒有影響，屬基本完整樁;

　　Ⅲ: 檢測波形出現異常反射、波速偏低、樁身有明顯缺陷、對樁的使用有一定影響，屬明顯缺陷樁;

　　Ⅳ: 檢測波形嚴重畸變、樁身有嚴重缺陷或斷樁，屬嚴重缺陷樁或斷樁。

　　3 工程概況

　　3. 1 工程基本資料

　　本碼頭工程採用高樁樑板式結構，碼頭樁基選用Φ1200mm 的預應力混凝土大管樁，引橋除在大堤處採用Φ1200mm 鑽孔灌注樁外，其餘採用Φ1000mmPHC 管樁。

　　由於本場地上部為淤泥及軟塑粘土，深層分佈有⑤1 - 1層粗砂，⑤2和⑥層均為粘土，PHC 管樁施工過程中須穿越⑤1 - 1層粗砂。

　　3. 2 沉樁及測試裝置

　　本次沉樁採用DELMAGD100 柴油錘，油門Ⅱ ～ Ⅲ檔。高應變檢測採用PAK 型打樁分析儀系統，低應變檢測採用PIT 樁身完整性檢測儀。

　　3. 3 檢測樁引數

　　本次檢測的試驗樁樁號為3 - F，Φ1000PHC 樁，型號為AB 型，壁厚為130mm，長度為56m; 共兩節，每節長28m。

　　樁身混凝土強度為C80，軸心抗拉強度的標準值為3. 11MPa，混凝土有效預壓應力為6. 00MPa。

　　4 檢測結果

　　4. 1 高應變檢測

　　3 - F 樁初打高應變實測曲線及CASE 法分析。

　　本試驗PHC 樁長56m，共兩節。計算得到，在樁頂以下28m處速度峰值在上，力的峰值在下，表明此處的阻抗減小，存在明顯缺陷。此處正好是兩個管節的接頭處。

　　由高應變計算得到的完整性係數β 值為0. 66，此樁為明顯缺陷樁。

　　4. 2 低應變檢測

　　3 - F 樁低應變實測波形得到，在樁頂以下28m 處，檢測波形出現異常反射，為同向

　　起跳，樁身有明顯缺陷。此樁為Ⅲ類樁。

　　4. 3 結果分析

　　高應變和低應變的波形均反映，在樁頂以下28m 處，即上下管節接頭處存在明顯缺陷。

　　樁身抗壓強度標準值為50. 2MPa，大於樁身實測最大壓應力; 樁身有效預壓應力與軸心抗拉強度標準值之和為9. 11MPa，小於樁身實測的最大拉應力12. 2MPa。

　　在沉樁過程中，當樁尖穿過硬土層，進入軟土層時，在樁身會產生較大的拉應力。本場地⑤1 - 1層為粗砂，下部塗層為軟土層，結合本試驗樁的沉樁記錄分析，本次錘擊恰好穿過⑤1 - 1層。綜合分析，3- F 樁上下管節接頭處的缺陷，是由於沉樁過程中，樁身拉應力過大引起的。

　　5 結語

　　*** 1*** 高應變和低應變檢測樁身缺陷的位置和樁身完整性狀況基本一致，可以採用兩種方法綜合判定同一根樁的完整性，尤其是對沉樁過程中出現異常情況的基樁。

　　*** 2*** 沉樁過程中，當穿過硬土層，進入軟土層時，樁身會出現較大的拉應力，容易引起樁身缺陷。應當採用較低的檔位來進行錘擊，以減小樁身的壓應力和拉應力。