综合辅导:水泥粉喷桩检测技术方法内容与选择(二)
来源:优易学  2011-2-18 11:25:59   【优易学:中国教育考试门户网】   资料下载   建筑书店

  2.6 应力波反射法 
  在一定龄期后水泥粉喷桩具有介于弹性体至散体之间的力学性质,但对于桩周土(软粘土、淤泥等)来说,在施加较小外力的情况下,可视为弹性体。由于水泥粉喷桩在形态上其长度远大于桩径,因此可将桩视为一维弹性杆件,同时桩身的强度达到一定程度时其阻抗明显大于桩周土及桩底阻抗,这符合应力波反射动测的理论假设,应力波反射法是以弹性体内的应力波传播理论为依据,在桩顶中心用尼龙棒等垂直施加一冲击力,使桩质点受迫振动并产生弹性波,沿桩身向下传播。当桩身存在松散、夹泥、搅拌不均匀等缺陷时会造成密度、截面或波速变化,这必然引起波阻抗的差异,从而产生波的反射和叠加。该振动信号被置于桩顶的加速度传感器接收,传至桩身完整性检测仪,经检测仪将采集到的信号进行放大、滤波处理和初步分析,数据采集结束后再用专门软件在计算机上作详细分析,综合时域曲线和频谱图形,评价桩身质量(即桩身的完整性、搅拌的均匀性、连续性等和桩身水泥土抗压强度)。
  其测试系统。同三线宁波段高速公路3K+782处粉喷桩(桩径50cm,桩长9.0m)检测中出现的几种典型波形. 
  应力波反射法测水泥粉喷桩较简捷方便,且节约工期,较适用于大数量粉喷桩普查与评价分析。但使用该方法检测和分析时要注意: 
  (1)测试时桩的龄期不宜太短,一般至少要28d,否则因桩身强度太低使桩身与桩周土波阻抗差异不大,无法测得反映桩身实际施工质量的理想波形曲线。 
  (2)在对测试出的曲线结果进行分析时,不能象刚性桩那样把各种缺陷(如断桩、短桩、离析、夹泥等)仔细确定。在实测曲线上,波沿桩身传播出现有界面反射但不能仔细确定时,一般可以判定为搅拌不均匀。 
  2.7 水电效应法 
  水电效应法也叫电火花振动测桩法,它的基本原理是利用在桩顶水中高压放电,激起水体瞬间热膨胀产生的巨大脉冲力来激励桩的振动,而桩质量的好坏可用瞬态激励所得到的桩~土系统的频响函数来识别。 
  水电效应法的测试系统整体上来讲由激振装置、信号接收、记录装置及信息处理装置等三大部分组成。 
  水电效应法的测试过程由以下几部分组成: 
  (1)现场准备。包括桩头处理、安装水管、管内注水、安装高压电极及传感器等。 
  (2)仪器调试。包括振源调试和传感器、二次仪表调试。 
  (3)正式试验,记录好振动响应信号。 
  (4)信号数据数字化处理并进行分析计算,对桩的完整性进行判断并计算承载力,然后得出结论
  水电效应法既可方便地测出桩身的完整性,同时也可快捷地推算出单桩或复合地基的承载力,是检测粉喷桩特别快捷、有效的一种方法,如西宝高速公路的部分粉喷桩就是利用该方法检测的,但目前该方法在国内粉喷桩测试中尚未广泛使用。 
  2.8 静载试验法 
  由于粉喷桩最终的控制参数是复合地基的整体承载力,静载试验法是在桩体达到一定龄期后,对单桩或复合地基通过具有一定刚度的压板加载来测试地基承载力的方法,是最能贴近地基受力的实际情况,最能准确、直接测出单桩或复合地基承载力的最标准的方法,包括单桩静载试验和复合地基静载试验。其试验要点如下:
  (1)对于单桩静载试验,压板直径应与桩径相等。对于复合地基静载试验,压板尺寸按面积置换率确定。压板中心必须与试验面中心重合,压板下须用10mm厚的粗砂垫平。 
  (2)试验荷载应按等量分级施加,加载等级可分为8~12级。对于工程桩总加载量接近或等于但不得超过设计值的1.5倍,对于试桩总加载量不宜少于设计值的两倍,加载方式常用堆载法或锚桩作反力支承法等,宁波大学发明的水箱法大气压反力桩基静载试验装置等都是较方便实用的加载方法
  (3)测读沉降的间隔时间及稳定标准。根据沉降稳定标准的不同,分慢速法和快速法。 
  在工程桩上进行的单桩静载试验可采用快速法,快速法观测沉降的间隔时间为5、10、15、15、15min,加载满1h即施加下一级荷载。 
  在试验桩上进行的静载试验和在工程上进行的复合地基载荷试验宜采用慢速法,慢速法观测的间隔为10、10、10、15、15min,以后每隔0.5h读一次沉降,当加载量尚未超过设计要求值时,1h内沉降增量小于0.1mm才可加下一级荷载;当加载量大于设计要求值以后,1h内沉降增量小于0.2mm即可加下一级荷载
  (4)当出现下列情况之一时可终止试验,确定极限承载力: 
  ①承压板周围的土明显地侧向挤出或压板周围出现明显的裂缝; 
  ②沉降S骤增大,荷载与沉降(Q~S)曲线出现陡降段; 
  ③累计的沉降量已大于压板宽度B或直径D的10%; 
  ④总加载量已达到预定的要求; 
  ⑤对于慢速法,在某一级荷载下,24h内沉降速率不能达到稳定标准。 
  当出现终止加载条件1、5两种情况时,极限承载力取该级荷载的前一级荷载;当出现终止加荷条件第2种情况时,极限承载力取相应于陡降段的起点即第二拐点的荷载值
  (5)卸载观测。每级卸载为加载的两倍,如为奇数,第一级可分3倍。每级卸载后,隔15min测读一次;读两次后,隔0.5h再读一次,即可卸下一级荷载。全部荷载卸完后,当测读到0.5h回弹量小于0.1mm即认为稳定。 
  (6)地基承载力的确定: 
  ①对于单桩当极限承载力能确定时,取极限承载力的1/2;未能确定极限承载力时,可取S/D=0.01~0.012所对应的荷载值。 
  ②对于复合地基: 
  a)当Q-S曲线上有明显的比例界限时,可取该比例界限所对应的荷载; 
  b)当极限承载力能确定时,取极限承载力的一半,并与按比例界限所对应的荷载相比,取两者中的小值;    
  c)如总加载量已为设计要求值的两倍以上,取总加载量的一半; 
  d)按相对变形确定。根据设计对沉降的要求和桩端土层的软硬,可取S/D=0.004~0.010所对应的荷载值。 
  静载试验法是在现场直接通过加载检测单桩及复合地基承载力的方法,最接近单桩或复合地基在工程实际中的受力状况,用该法检测的结果最能反映单桩和复合地基的实际承载力,但静载试验法得到的是维持荷载作用下,最薄弱破坏模式相应的桩土体系丧失承载刚度的外荷,尽管它能全面获得承载刚度的变化情况,描述最弱的破坏模式,并得到与之相应的承载力,但它不能提供桩身质量的完整性、均匀性、连续性的完整信息,更不能定量定位,加之水泥粉喷桩具有桩体压碎破坏发生在浅层的特点,也就不能对粉喷桩的施工质量作出全面的评价。仅对承载力有怀疑的单桩或复合地基而言,目前静载试验法是最权威的检测方法,但要对粉喷桩的施工质量作出全面评价,还须用其它的检测方法与之配合和补充。 
  尽管水泥粉喷桩的检测方法已有这么多种,但每一种检测方法都有其局限性,没有一种方法是对桩身质量的全面评价。在没有一种更完美方法的情况下,为了保证水泥粉喷桩的桩身质量,确保软基处理的成功,应根据经粉喷桩复合地基处理工程的重要性、复杂程度及所具有的检测仪器设备的实际条件与现场的实际情况,从中选择合理、可靠、有效的检测方法。可以用一种,也可以用多种方法联合检测,如常用组合有:用应力波反射法普查,用静载试验法对个别单桩或复合地基的承载力进行检验,还有用钻孔取芯法与动力触探法标准贯入试验配合进行等等。 
  3 结束语 
  随着水泥粉喷桩在软土地基处理中越来越广泛的应用,水泥粉喷桩所构成的柔性复合地基的设计、施工技术不断得到发展,对于水泥粉喷桩质量检测技术的要求也越来越高。通过科学合理的检测方法对试桩进行检测,能为水泥粉喷桩的设计、施工提供可靠的试验数据,以便设计人员确定正确的设计参数及施工人员确定合理的工艺参数;通过便捷、有效的检测方法及对施工好的水泥粉喷桩进行检测,并提出准确可靠的检测数据,以便监理及施工人员对粉喷桩施工质量作出正确的判断和评价,对合格的桩及时认可其质量;对不合格的桩及时采取有效措施,既要保证工程质量又不影响工程进度,这就迫切要求质量检测人员尽快创造出一种可以全面检测水泥粉喷桩的完美的检测方法。不仅如此,对试验检测操作进行规范化管理以及加强对检测试验的管理亦刻不容缓。在实际工程建设中,由于建设单位、监理单位、施工单位等过分强调工期及经济效益,有关单桩或复合地基试验普遍存在测试龄期太短、试验点少等问题,加上目前检测市场激烈的竞争,不平等竞争时有发生,导致测试结果带有很大偶然性,测试质量低劣,甚至个别测试单位在检测中弄虚作假等,因此为了保证水泥粉喷桩检测结果的准确、可靠,确保水泥粉喷桩复合地基工程质量,必须采取相应的措施,加强水泥粉喷桩及其复合地基的检测管理、监督,制定必要的规范、规程,以保证检测结果的科学性、公证性和可靠性,减少工程质量事故,确保工程质量。

 

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责任编辑:xiaohan

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