CN112211236B - 一种工程桩身缺陷检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种工程桩身缺陷检测方法，包括：（1）通过检测孔内的检波器检波，绘制时间‑深度波形图；（2）根据时间‑深度波形图确定是否存在桩身缺陷；（3）对于存在扩颈类缺陷、缩颈类缺陷的桩身，在桩身另一侧设置激振孔；（4）确定激振波在桩身的传输速度；（5）通过检波器检测激振孔的激振波信号以及步骤（4）中确定的激振波在桩身的传输速度，确定扩颈类缺陷的扩颈长度或者缩颈类缺陷的缩颈长度。
Description
技术领域
本发明涉及桩基检测的技术领域，尤其是涉及建筑工程监理中桩身缺陷激振检测方法。
背景技术
桩基是用来承载传递构筑物的上部荷载，目前使用最为普遍的混凝土桩。混凝土桩又有预制桩和灌注桩之分，混凝土桩的等级受设计指标控制，对桩体本身砼强度及其组成成分有明确要求。目前，桩基在各类建筑工程中得到了广泛的应用，无论是工民建、海工与桥梁结构，还是特殊建筑结构，都需要应用桩基提高建筑结构的稳定性。桩基质量将直接决定着工程的整体质量，因此对桩基质量进行科学检测显得尤为重要。桩基检测是根据具体桩基的特点，选用合理的桩基检测方法，对桩的长度、完整性、稳定性、承载力等需要查明的关键指标进行检测，判断其各项指标是否达到了设计要求。
无损检测技术是在不破坏结构构件的情况下, 直接在结构物上进行测试或在其内部钻取芯样进行测试, 检验结构物的内部质量、推定结构物的强度及质量缺陷,它既适用于工程施工过程中的质量监测,又适用于工程竣工验收和建筑物使用期间的质量检定。无损检测具有快速、简便、直观和无破损等优点, 在建设工程中得到日益广泛的应用和发展。其中基桩无损检测技术作为工程物探发展的一个新领域,是隐蔽工程施工质量检验的重要手段和建设工程监理质量评定的主要依据。
低应变反射波法主要工作过程是通过对桩顶进行敲击，从而产生应力波，然后产生的应力波向下传播，再沿着桩身传播的过程中，如果桩基本身出现类似于扩颈，离析断桩等缺陷时，其桩基本身断面的阻抗就会发生变化，这样应力波就会分成两部分，其中一部分变成反射波向上传播，另一部分变成透射波穿过缺陷界面向下传播直至到达桩基底部然后反射，这样检测人员就可以通过接受到的曲线特征进行判断桩基本身的质量和计算桩基的长度。
高应变法是采用锤击系统给桩顶施加一竖向瞬态冲击荷载，作用在桩顶的力接近桩的实际应力水平，使桩体产生显著的加速度和惯性力，桩身应变相当于工程桩应变水平，冲击力的作用使桩土之间产生相对位移，从而使桩侧摩阻力充分发挥，端阻力也相应被激发，在桩两侧距桩顶一定距离对称安装力和加速度传感器，通过基桩动测仪接收锤击响应信号，从而计算分析单桩承载力与桩身结构完整性,
超声波检测技术工作原理: 依据波动理论，在待测桩身预埋声测管，在其中一根管内通过超声脉冲发射源发射高频弹性脉冲波，在另一根管内相应高度接收透射过来的超声波，利用高精度接收系统进行记录处理，可对混凝土中存在的质量缺陷进行判断。现有技术中的超声波桩基检测方法如CN105297786A，CN110656665A。超声波检测法的不足是: （1）实施超声波法需在桩基施工时预埋声测管，使检测对象受到了限制，加大了检测成本；（2）由于声测管设置于桩身中，对桩基存在的缩颈、扩颈等缺陷类别的判断上存在难度。
旁孔透射波法是在反射波法基础上发展而来的一种新方法。该法是在桩顶面上用手锤垂直敲击产生压缩波，并沿着桩身向下传播，遇到周围土层进行透射，在桩旁边事先钻好的孔内放置传感器来接收透射波信号，由此读取不同深度的波时并绘制初至时间-深度关系图。根据时间-深度关系图拐点的位置确定为桩基缺陷的深度位置。现有技术中CN105672371A，CN108547332A，CN108560617A公开了通过旁孔透射波法检测桩基缺陷的技术。旁孔透射波法能够对于桩基中的缩颈、扩颈等缺陷类别进行确定，然而无法确定桩基中的缩颈、扩颈的具体缩颈以及扩颈尺寸无法确定。
发明内容
本发明提供一种桩身缺陷的旁孔透射激振检测方法，其能够确定桩身缺陷中的缺陷类别，同时还能够确定缩颈、扩颈类缺陷的具体尺寸。
本发明解决上述问题的一个方面，提供一种工程桩身缺陷检测方法，包括：（1）通过检测孔内的检波器检波，绘制时间-深度波形图；（2）根据时间-深度波形图确定是否存在桩身缺陷；（3）对于存在扩颈类缺陷、缩颈类缺陷的桩身，在桩身另一侧设置激振孔；（4）确定激振波在桩身的传输速度；（5）通过检波器检测激振孔的激振波信号以及步骤（4）中确定的激振波在桩身的传输速度，确定扩颈类缺陷的扩颈长度或者缩颈类缺陷的缩颈长度。
所述步骤（1）中，通过检波器在检测孔的不同深度检测桩顶部或者桩顶端侧面激发的激振波，根据检测信号绘制时间-深度波形图。
所述步骤（2）中，时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的左侧区域时，确定桩身存在扩颈类缺陷。
所述步骤（2）中，时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的右侧区域时，确定桩身存在扩颈类缺陷。
所述步骤（3）中，所述激振孔轴线与所述桩身轴线以及所述检测孔轴线位于同一平面。
所述步骤（3）中，对于扩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的左侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的左侧区域点的个数；对于为缩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的右侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的右侧区域点的个数。
所述步骤（3）中，设置激振孔的深度比所述缺陷深度下限长2~3m。
所述步骤（4）中，通过激振源在桩身侧面产生激振波，在桩身对应的侧面检测首波到达时间t，根据桩身直径L确定激振波在桩身的传输速度V1=L/t。
所述步骤（5）中，根据如下方式确定扩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算扩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V2-V1），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径。
所述步骤（5）中，所述步骤（5）中，根据如下方式确定缩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算缩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V1-V2），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径。
附图说明
图1是本发明实施例的桩基缺陷激振检测方法的实施步骤图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明实施例的一种工程桩身缺陷检测方法，包括如下步骤：
（1）通过检测孔内的检波器检波，绘制时间-深度波形图
在桩基侧面土层钻孔设置检测孔，检测孔深度可以设置为比桩基深度长2~3m，在检测孔中设置检测导管。检波器可以通过挂绳伸入检测导管的不同深度；在桩顶部或者桩顶端侧面通过激振源激发激振波，将检波器伸入检测导管中不同深度的位置，检测激振源发出激振波；通过检波器的信号绘制时间-深度波形图。
（2）根据时间-深度波形图确定是否存在桩身缺陷
时间-深度波形图的首波走时连线为一条直线，表示桩身不存在缺陷。时间-深度波形图的首波走时连线存在两条斜率不同的直线，则斜率拐点处为断桩缺陷。时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的左侧区域时，确定桩身存在扩颈类缺陷。时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的右侧区域时，确定桩身存在扩颈类缺陷。
（3）对于存在扩颈类缺陷、缩颈类缺陷的桩身，在桩身另一侧设置激振孔
对于扩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的左侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的左侧区域点的个数；对于为缩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的右侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的右侧区域点的个数。在桩身另一侧与检测孔对称处设置激振孔，激振孔轴线与桩身轴线以及检测孔轴线位于同一平面。激振孔的深度比该扩颈缺陷或者缩颈类缺陷的深度下限长2~3m。
（4）确定激振波在桩身的传输速度
可以通过激振源在桩身侧面产生激振波，在桩身对应的侧面检测首波到达时间t，根据桩身直径L确定激振波在桩身的传输速度V1=L/t。
（5）确定扩颈类缺陷的扩颈长度或者缩颈类缺陷的缩颈长度。
对于扩颈类缺陷，根据如下方式确定扩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算扩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V2-V1），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径。
对于缩颈类缺陷，根据如下方式确定缩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算缩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V1-V2），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (6)
1.一种工程桩身缺陷检测方法，包括：（1）通过检测孔内的检波器检波，绘制时间-深度波形图；检测孔深度设置为比桩基深度长2~3m；（2）根据时间-深度波形图确定是否存在桩身缺陷；（3）对于存在扩颈类缺陷、缩颈类缺陷的桩身，在桩身另一侧设置激振孔；所述激振孔轴线与所述桩身轴线以及所述检测孔轴线位于同一平面；设置激振孔的深度比所述缺陷深度长2~3m；（4）确定激振波在桩身的传输速度；（5）通过检波器检测激振孔的激振波信号以及步骤（4）中确定的激振波在桩身的传输速度，确定扩颈类缺陷的扩颈长度或者缩颈类缺陷的缩颈长度；其中，根据如下方式确定扩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算扩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V2-V1），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径；根据如下方式确定缩颈长度：将激振源设置于激振孔中桩身无缺陷深度，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t1；将激振源设置于激振孔中桩身缺陷深度D，检波器设置于检测孔内激振源同一深度检测其首波时间t2；计算缩颈长度h=（t2-t1）（V1V2）/（V1-V2），其中V1为激振波在桩身的传输速度，V2为激振波在桩身周围土层的传输速度，V2=（S-L）/（t1-L/V1），其中S为检测孔与激振孔之间的轴线距离，L为桩身直径。
2.根据权利要求1所述的工程桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中，通过检波器在检测孔的不同深度检测桩顶部或者桩顶端侧面激发的激振波，根据检测信号绘制时间-深度波形图。
3.根据权利要求1所述的工程桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中，时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的左侧区域时，确定桩身存在扩颈类缺陷。
4.根据权利要求1所述的工程桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中，时间-深度波形图中部分区域点位于其余点首波走时连线的右侧区域时，确定桩身存在缩颈类缺陷。
5.根据权利要求1所述的工程桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，对于扩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的左侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的左侧区域点的个数；对于为缩颈类缺陷，确定其缺陷深度D=∑Di/n,其中Di为位于其余点首波走时连线的右侧区域点的各点深度，n位于其余点首波走时连线的右侧区域点的个数。
6.根据权利要求1所述的工程桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（4）中，通过激振源在桩身侧面产生激振波，在桩身对应的侧面检测首波到达时间t，根据桩身直径L确定激振波在桩身的传输速度V1=L/t。
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