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　　錨桿無損檢測的理論基礎(chǔ)和方法更接近一維波動(dòng)方程的假設(shè)條件。應(yīng)力波檢測法不會(huì)對錨桿產(chǎn)生破壞作用，適宜對錨桿進(jìn)行大面積的質(zhì)量檢測，研究和應(yīng)用錨桿無損檢測技術(shù)十分必要和具有重要意義。

 

 

　　1.1工程概況

 

　　某博物館工程位于廣東江門，擬建物為1棟地上地下各2層的經(jīng)營用房及博物館，擬采用框架結(jié)構(gòu)、獨(dú)立基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)地下室底標(biāo)高-6.7m，場地標(biāo)高3.40～6.03m，基坑周長約326m，基坑開挖深度約10.0m。

 

　　擬建場地地形平坦，地貌類型為剝蝕斜坡，后經(jīng)人工整平?；娱_挖深度范圍內(nèi)地層共有4層：①雜填土：層厚0.6～3.0m；②中粗砂：層厚0.5～2.8m；③強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：厚3.5～5.1m；④微風(fēng)化花崗巖：揭露層厚3.7～4.8m。

 

　　1.2錨桿無損檢測試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

 

　　1.2.1檢測原理

 

　　在錨桿端部豎向激振，彈性波沿著桿體傳播，其周圍水泥漿存在明顯波阻抗界面時(shí)將產(chǎn)生反射波。因此，通過附在鋼筋孔口處或水泥漿上的加速度傳感器檢測彈性波的傳播和反射信號，經(jīng)接收、放大和數(shù)據(jù)處理，可識別來自不同部位的反射信息，據(jù)此分析缺陷位置，評價(jià)水泥漿的完整性以及施工錨桿的長度。該理論及方法已廣泛地應(yīng)用于工程基樁測試，形成了較為完善的硬件和軟件系統(tǒng)。

 

　　1.2.2檢測儀器及設(shè)備

 

　　本工程采用成都工程檢測研究所研制的最新產(chǎn)品ZK7E便攜式智能測樁儀。該儀器為目前國內(nèi)較為先進(jìn)的樁基檢測小應(yīng)變儀器，它具有體積小、精度高、攜帶方便等特點(diǎn)，是目前較為理想的樁基檢測儀器。

 

　　1.2.3試驗(yàn)錨桿分類及儀器安裝

 

　　共制作4根試驗(yàn)錨桿，分別編號為1～4。

 

　　1.3錨桿無損檢測試驗(yàn)過程

 

　　(1)試驗(yàn)錨桿位置

 

　　試驗(yàn)錨桿設(shè)置選取在基坑南面邊坡，錨桿編號東側(cè)為1號，西側(cè)為2號)及西面邊坡，錨桿編號北側(cè)為3號，南側(cè)為4號)第2層，制作水泥漿完整錨桿、帶缺陷試驗(yàn)錨桿共4根(2-2斷面2層錨桿2根，4-4斷面2層錨桿2根)，灌注水泥漿1周待其凝固，采用應(yīng)力波反射法進(jìn)行無損檢測，測試其錨固體飽滿度及施工錨桿長度，用于深基坑工程的信息施工。

 

　　(2)缺陷試驗(yàn)錨桿制作

 

　　選取長12m(2號錨桿)、15m(4號錨桿)各1根錨桿鋼筋，在錨固端綁扎長度10cm、厚度10cm的塑料泡沫來模擬空腔缺陷，綁扎位置提前設(shè)計(jì)好，為防止在插筋過程中被孔壁卡住或摩擦掉落，用水泥編織袋碎片包裹，成孔、插筋后，用白油漆標(biāo)注編號，以便于識別。

 

　　(3)現(xiàn)場錨桿測試

 

　　試驗(yàn)錨桿制作養(yǎng)護(hù)1周后，安裝儀器現(xiàn)場測試。測試中應(yīng)注意的問題：

 

　?、偌铀俣葌鞲衅鞯陌惭b。加速度傳感器與錨桿的耦合是非常重要的。若安裝方式不當(dāng)，將會(huì)引起寄生振動(dòng)；粘結(jié)狀態(tài)不好，將會(huì)降低傳感器的安裝諧振頻率，嚴(yán)重的還制約加速度傳感器的有效使用頻率，使測試失敗。本試驗(yàn)在鋼筋或水泥漿表面打磨成平面，去除浮漿膜、灰塵，用101高強(qiáng)膠體粘結(jié)，安裝實(shí)踐證明效果良好。

 

　?、谑酌}沖的沖擊。首脈沖的好壞對錨桿錨固質(zhì)量的評價(jià)有著直接的影響。理想的首脈沖應(yīng)為半正弦波，且無反沖現(xiàn)象。要獲得這一理想的首脈沖，可以從以下幾個(gè)方面著手：一是傳感器的安裝位置一定要適合，以獲得最小反沖甚至無反沖；二是傳感器的耦合質(zhì)量一定要高，不能降低其工作頻范；三是敲擊時(shí)落錘要落到實(shí)處，動(dòng)作干脆利落，以盡量使首脈沖狹窄且符合半正弦規(guī)律。

 

　?、勖扛^桿反復(fù)測試多次，直至3個(gè)波形大致重復(fù)為止。

 

 

　　2.1試驗(yàn)時(shí)域曲線采集及分析

 

　　(1)1號錨桿，完整性好，水泥漿飽滿無缺陷，長度12m，實(shí)測波形。

 

　　測試結(jié)果可以看出，實(shí)測樁長12.299m，長度測試誤差為+2.49%。在錨固體的底端，錨桿軸向廣義波阻抗減小，故反射系數(shù)小于0，底端反射與初始波反相。由于反射波被傳感器接受的方向是反射波再一次在桿頂?shù)姆瓷?，故被傳感器記錄的錨桿底反射波與入射波同相。波形規(guī)則，振幅能量呈指數(shù)衰減，應(yīng)力波在錨桿全長內(nèi)基本無反射。應(yīng)力波在錨固體中的雙程走時(shí)t=2L/C=0.03155s。入射波、巖層阻力及錨桿底反射波特征均與實(shí)際情形較好地吻合。

 

　　(2)3號錨桿，完整性好，水泥漿飽滿無缺陷，長度15m。

 

　　 可以看出，測試長度15.153m，長度測試誤差+1.0%。由于使用了鐵錘敲擊，提高了荷載力，波速有所提高，應(yīng)力波在錨固體中的雙程走時(shí)t=2L/C=0.0168s，雖然比1號錨桿長度增加，但耗時(shí)卻減少，波形規(guī)則，錨桿內(nèi)端反射波易于判斷。

 

　　(3)2號錨桿，完整性差，水泥漿缺陷距離桿端5.6m，泡沫長度約10cm，錨桿長度15m。

 

　　可以看出，在錨桿底部反射信號到達(dá)之前，響應(yīng)曲線的幅值衰減存在畸變(不符合衰減規(guī)律)，存在反射波的疊加，錨固體內(nèi)必存在缺陷。缺陷的性質(zhì)或波阻抗分界面的性質(zhì)決定了反射的極性。

 

　　奇次反射信號和偶次反射信號均為同相反射，說明該處的波阻抗減小，可能由錨固體中水泥漿的空腔原因引起。2號錨桿缺陷的位置χ0=5.64m，位置誤差±0.04m.從圖3中可以讀出實(shí)測樁11.78m，測試誤差為-1.83%.應(yīng)力波在錨固體中的雙程走時(shí)t=2L/C=0.0092s.

 

　　(4)4號錨桿，完整性差，第一個(gè)水泥漿缺陷距離桿端10.0m，第二個(gè)水泥漿缺陷距離桿端12.0m，泡沫長度約10cm，錨桿長度15m。

 

　　可以看出，缺陷1的位置χ1=10.13m，與預(yù)先綁扎的泡沫位置誤差±0.13m.缺陷2的位置χ2=12.06m，與預(yù)先綁扎的泡沫位置誤差±0.06m，實(shí)測結(jié)果與預(yù)先設(shè)置方案完全吻合.從結(jié)果可以看出實(shí)測樁長14.954m，測試誤差為-0.31%.應(yīng)力波在錨固體中的雙程走時(shí)t=2L/C=0.0229s.

 

　　2.2錨桿無損檢測試驗(yàn)結(jié)果分析

 

　　(1)注漿密實(shí)無缺陷的錨桿波形規(guī)則，錨桿桿端反射波易于判斷.彈性波在鋼筋的端部有十分明顯的反射波，且與首波同相位，而在鋼筋的其他部位，波的傳播基本為直線，說明當(dāng)鋼筋周圍為均勻介質(zhì)時(shí)，不產(chǎn)生反射波，傳播速度均勻.從圖中可以讀出錨桿長度、應(yīng)力波到達(dá)頂端、底端時(shí)間、反射處的瞬時(shí)波速以及復(fù)合桿體中的平均波速，波速的大小和變化能夠反映水泥漿的密實(shí)程度情況.

 

　　(2)水泥漿存在缺陷的錨桿，波形在缺陷位置存在明顯反射，或出現(xiàn)不規(guī)律波形.砂漿缺陷是指砂漿在鉆孔中某處存在如空漿、不飽滿或欠密實(shí)或輕微離析等.當(dāng)曲線中某段的波形出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減時(shí)，則判斷為空漿，是因?yàn)榭諠{段一般為空氣，介質(zhì)相對均勻，空漿段反射波很弱；當(dāng)波形某段反射波振幅時(shí)大時(shí)小時(shí)，則判斷為該段有少量砂漿或者一半漿；當(dāng)砂漿有局部缺陷時(shí)，圍裹在鋼筋周圍的介質(zhì)不均勻，將產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射波信號或者引起該部位波形畸變，這時(shí)可判斷為局部砂漿不飽滿或者欠密實(shí)或者輕微離析，由于鋼筋、水泥漿和巖石三者的波阻抗有明顯的差別，因此反射波信號一般較明顯.

 

　　(3)將錨桿1號與2號、3號與4號分別對比，可以得出結(jié)論：完整性好的錨桿，波形規(guī)則，有規(guī)律，桿頂、桿底反射信號明顯，與首波信號同相；水泥漿不飽滿、完整性差或存在缺陷的錨桿，桿體內(nèi)波速時(shí)大時(shí)小，不規(guī)律，嚴(yán)重缺陷處反射明顯，波形產(chǎn)生畸變，幅值衰減嚴(yán)重，由此可以判斷注漿的飽滿程度和缺陷位置.

 

 

　　總之，應(yīng)力波反射法檢測樁身完整性具有省時(shí)、快捷、簡便及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，對其現(xiàn)有技術(shù)普及和推廣在保證樁基工程質(zhì)量、加快施工進(jìn)度等方面起到積極的作用。