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反射波法检测水泥搅拌桩的应用研究

[11-20 17:26:18]   来源:http://www.65jz.com  施工技术   阅读:8587

概要: 水泥搅拌桩是由水泥就地与地基土充分搅拌硬化而成,水泥土在受力初期,应力与应变关系基本上符合虎克定律。可视为弹性材料(见图1)。注:〖WB〗A5、A10、A15、A20、A25表示水泥渗入比;〖DW〗aw=(5,10,15,20,25)% 与混凝土灌注桩相比,尽管水泥搅拌桩桩身波阻抗明显要小,但目前大量的工程试验资料证明,水泥搅拌桩桩身抗压强度可达1.2MPa以上(425#水泥,喷灰量50kg/m,龄期90d),其抗压强度远大于桩周土强度,基本符合—维波动方程的理论假设。对实际工程桩的检测也表明,一维压缩波在水泥搅拌桩桩身以内的入射、透射、反射特征清晰。 基于以上分析,反射波法检测水泥搅拌桩的桩身质量是可行的。2实际应用与可靠性分析与检测混凝土灌注桩相比,反射波法检测水泥搅拌桩有着其自身的特殊性。 首先是检测时确定检测龄期的问题。统计资料表明,到28d龄期时,水泥土的强度为设计强度的60%左右(见图2),到90d龄期时才能达到设计要求。从检测效果的角度出发,龄期越长,强度越高,检测效果越好。

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水泥搅拌桩是由水泥就地与地基土充分搅拌硬化而成,水泥土在受力初期,应力与应变关系基本上符合虎克定律。可视为弹性材料(见图1)。

注:〖WB〗A5、A10、A15、A20、A25表示水泥渗入比;〖DW〗aw=(5,10,15,20,25)%

与混凝土灌注桩相比,尽管水泥搅拌桩桩身波阻抗明显要小,但目前大量的工程试验资料证明,水泥搅拌桩桩身抗压强度可达1.2MPa以上(425#水泥,喷灰量50kg/m,龄期90d),其抗压强度远大于桩周土强度,基本符合—维波动方程的理论假设。对实际工程桩的检测也表明,一维压缩波在水泥搅拌桩桩身以内的入射、透射、反射特征清晰。

基于以上分析,反射波法检测水泥搅拌桩的桩身质量是可行的。

2实际应用与可靠性分析与检测混凝土灌注桩相比,反射波法检测水泥搅拌桩有着其自身的特殊性。

首先是检测时确定检测龄期的问题。统计资料表明,到28d龄期时,水泥土的强度为设计强度的60%左右(见图2),到90d龄期时才能达到设计要求。从检测效果的角度出发,龄期越长,强度越高,检测效果越好。如果过早地进行检测,水泥土尚未完全硬化,水泥土的波阻抗与桩周土的波阻抗较为接近,则不满足一维波动方程的理论假设。或由于锺击时,因为桩身整体强度不高,形成波形的低频震荡,导致无法进行有效的分析与判断。因此建议水泥搅拌桩最佳的检测龄期为28d以后。

其次由于水泥土无粗骨料,弹性波在水泥土内部传递时,介质散射引起的衰减较小,而介质吸收产生的衰减较大。为了取得良好的检测效果,应尽可能破除桩顶松散层,打磨各测点,并选择合适的振源,一般尼龙锤具有较好的指向性和穿透力。为减少弹性波的损失,应采用如黄油、凡士林一类的胶状或浆状物质作耦合剂。

最后,选择合理的波速成为一次成功检测的关键,反射波测出的实际有效桩长:

L=t c/2式中:t—弹性波由桩顶传至桩底、经反射后传至桩顶的时间(由仪器测定);

c—弹性波在桩身内传播的波速,m/s.因此,波速的选择直接影响到实测桩长与缺陷位置判断的准确性。波速选择的越合理,越具代表性,实测桩长的误差就越小,反射波法检测的可靠性就越高。

我院曾于1996年在宁马公路板桥段线外按线内工程桩设计要求(设计桩长16.5m,水泥掺入比12%)同期制成三根试桩。1号桩为桩长低于设计桩长的短桩,2号桩为按设计要求制成的完整桩,3号桩为只在某一段面减停喷灰量的缺陷桩。成桩14d后,对其进行检测。首先检测2号桩,并将其作为标准参考桩。实测波形清晰,桩底反射明显(见图3)。按设计桩长16.5m可计算出波速为1280m/s,可将其作为另两根桩的经验波速。随后检测1号桩,运用2号桩的经验波速可测出1号桩实际有效桩长为14.88m(见图4),同样测出3号桩缺陷位置在9.79m处(见图5)。进一步可对线内同期工程桩进行快速普测,取得了非常好的效果。

实践证明,只要选择合理,处理得当,在满足一定的条件下,完全可以利用反射波法检测水泥搅拌桩的桩身完整性。

3不确定因素与局限性尽管反射波法检测水泥搅拌性有着快速、可靠等诸多优点,但仍有其一定的局限性。

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