基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法
2023-05-14 00:36:31 6
基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法
【專利摘要】一種土木工程樁基工程質量檢測領域的基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法，通過在樁側鑽探孔後在探孔內檢波，並根據不同深度信號沿深度生成時間‐深度信號圖，通過在時間‐深度信號圖中確定拐點，並對拐點深度通過拐點深度修正公式修正後得到樁底深度。本發明不受上部結構對波形的影響，檢測方便，確定拐點位置簡單而直觀。與現有旁孔透射波法基於兩線交點確定樁底深度的方法相比，旁孔透射波拐點法對鑽孔深度要求較低，只需超過待測樁2～3m即可，減小了探孔孔深要求，節省成本，對於無工程經驗的技術人員也具有較好的可操作性，較好解決了目前既有工程樁難以確定樁底深度的難題。
【專利說明】基於旁孔透射波拐點法的既有工程粧粧底深度確定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種土木工程樁基工程質量檢測領域的方法，具體是一種基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法。
【背景技術】
[0002]與上部基礎和結構相連接的既有工程樁，在使用狀態下進行復檢和評估，還是樁基檢測中的難題。對於年代久遠的工程結構，其設計或施工記錄可能已難以查詢。若出現有如擬通行更大載重的車輛而需要提高橋梁樁基的承載力、地震後需要檢驗樁基是否受到損傷，或是在長期的衝刷作用下，樁周土被衝走或變鬆散以致樁基承載力減小等情況，對基樁長度和完整性的檢測就會顯得尤為重要。
[0003]在目前的樁基檢測技術中，低應變反射波法以其檢測快捷、成本低、效果好而得到了普及應用。其中，低應變反射波法和機械阻抗法是最普遍採用的兩種方法。對於既有的橋梁、碼頭，樁柱上部有梁、板、承臺等平臺存在，通過在平臺上豎向激振，應力波會在平臺上下界面多次反射，只有較少能量透射到樁身，樁底反射往往較為微弱。微弱的樁底反射與幹擾信號疊加後，更難以識別樁底反射位置。而採用機械阻抗法測試樁頂有平臺的基樁，頻域峰值往往平坦和不易識別。另外，對於高樁碼頭、橋梁等結構，也可在樁側以儘量接近豎向進行激振，然激振後向上傳播的波形在遇到上部結構後產生反射，而且因偏心產生的彎曲波會與樁底反射波疊加而幹擾樁底反射波的識別，增加了識別樁底反射波的難度，以致較難有效檢測樁長和完整性。
[0004]旁孔透射波法的提出主要針對既有工程樁的檢測，然現有旁孔透射波交點法、校正法確定樁底深度是以首至波走時沿深度方向確定兩條擬合線為基礎，通過該兩擬合線的交點直接或對其修正後確定樁底深度。但現有方法主要存在以下不足:1)當首至波位置不易識別以致難以有效確定兩擬合線時，採用現有旁孔透射波交點法、校正法則無法確定樁底深度；2)層狀地基下首至波走時不連續，兩條擬合線確定不夠準確，以此兩線交點確定樁底深度誤差較大；3)由於樁側至探孔中心距離(簡稱「旁孔距」)的存在，旁孔透射波交點法確定樁底深度偏深，當旁孔距較大時交點法確定樁底深度誤差較大；4)樁底段擬合直線應由至樁底深度大於5倍旁孔距的測點首至波走時點確定，即探孔深度至少超過預計樁底深度大於5倍旁孔距，否則確定的樁底段擬合直線不準確，當孔深不足時通過目前的旁孔透射波校正法確定樁底深度偏淺，若在測試完畢進行數據分析時發現測孔深不夠，由此確定的樁底深度結果不可靠，此時再重新鑽探孔測試無疑會增加人力、財力、時間成本。基於以上四點考慮，現有旁孔透射波法尚難以滿足工程實際應用。
[0005]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN102296645A公開(公告)日2013.10.23，公開了一種樁基質量檢測方法及其裝置，包括:由微型速度或加速度傳感器形成的10釐米左右間隔檢波器串，檢波器串的輸出信號通過信號電纜與多道同步彈性波採集儀器連接；去除樁基的樁頭浮漿，清潔樁頭，用鑽孔機械在樁頭中央部位形成與樁基軸向平行的檢測孔，孔徑50釐米左右、孔深I米左右；順檢測孔放置檢波器串，用機械或充氣氣囊等使各個檢波器與檢測孔壁緊密貼附；在樁頭用錘擊等方式激勵彈性波，多道同步彈性波採集儀器通過信號電纜記錄彈性波響應信號，重複錘擊形成信號疊加；將多道彈性波響應信號所包含的上行波和下行波進行行波分離，壓制或濾出下行波，保留反映樁基下部缺陷反射信號的上行波，根據缺陷反射上行波信號的相關性進行偏移疊加，形成樁頂面激發和接收的反射信號，獲取樁基下部缺陷位置和性質。但該現有技術與本發明相比的缺陷和不足在於:該技術只能檢測在建工程樁，對既有工程樁問題無能為力；同時需要多個檢波器，增加檢測設備的成本；在樁身鑽孔時對樁基有一定破壞，本發明將測孔置於距樁側一定距離地基土中，對樁基無任何破壞作用。
【發明內容】
[0006]本發明針對目前既有工程樁無法有效確定樁底深度的問題，提出一種基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法。該方法不受上部結構對波形的影響，檢測方便，通過確定拐點位置並對其採用推薦公式修正後確定樁底深度，確定樁底深度簡單而直觀。與現有旁孔透射波交點法、校正法是基於兩線交點確定樁底深度的方法相比，旁孔透射波拐點法探孔深度要求較低，精度高，確定拐點位置簡單直觀，探孔只需超過預計待測樁底以下2?3m即可，對於無工程經驗的技術人員也具有較好的可操作性，較好解決了目前既有工程樁難以確定樁底深度的難題。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:本發明通過在樁側鑽探孔後在探孔內檢波，並根據不同深度信號沿深度生成時間-深度信號圖，通過在時間-深度信號圖中確定拐點，並對拐點深度通過拐點深度修正公式修正後得到樁底深度。
[0008]本發明具體包括以下步驟:通過在待檢測的既有工程樁附近鑽探孔、埋測管，並將管內注滿清水；檢測時先將檢波器置於鑽孔測管口或管底，通過一定的激振方式在既有工程樁上生成機械波的同時，在測管內檢測振動信號，並且在一個激振-檢波周期後將檢波器的高度下降或提升0.2?lm，重複直至檢波器置於鑽孔底部或頂部以接收測孔不同深度的信號；在一次測量循環後可初步判斷樁底深度範圍，並在該範圍適當加密測點可提高檢測精度；最後將不同深度信號沿深度布置為時間-深度信號圖，在時間-深度信號圖中確定拐點並對其由推薦公式修正後得到的深度即為樁底深度。
[0009]所述的探孔為豎直鑽打，孔深超過預計樁底以下2?3m ;所述的旁孔距為O?3m。
[0010]所述的埋測管的管底經封閉嚴實處理後，向管內注滿清水，並將管周回填土砂至管周密實。
[0011]所述的埋測管是採用PVC管。
[0012]所述的檢波器是採用水聽器，檢測時水聽器是懸掛在灌滿水的測管中，激振錘和檢波器均通過線纜與示波器連接。
[0013]所述的激振方式包括但不限於由激振錘豎向或水平向敲擊樁頂承臺、梁、板、樁、柱、基礎外側或建築外牆等。
[0014]所述的激振錘採用普通鐵錘，重量1.4?5.5kg，且在同一組檢波的時間-深度信號圖中，錘子應在同一位置敲擊。
[0015]所述的測管內接收的首至波，其路徑遵循最小走時原理，由於樁、土間波速相差懸殊，激振後波動首先沿樁身向下傳播，在某一深度的樁、土界面或樁底透射到土中，並被檢波器接收。
[0016]所述的拐點，即測點信號首至波走時整體逐漸右偏離上段擬合直線的起點，具體是指:在時間-深度坐標系中，從樁頂至樁底附近的測點首至波走時可擬合一條直線，在樁底深度附近往下首至波走時整體向右逐漸偏離該擬合直線的起點即為拐點。
[0017]所述的拐點深度修正公式
【權利要求】
1.一種基於旁孔透射波拐點法的既有工程樁樁底深度確定方法，其特徵在於，通過在樁側鑽探孔後在探孔內檢波，並根據不同深度信號沿深度生成時間-深度信號圖，通過在時間-深度信號圖中確定拐點，並對拐點深度通過拐點深度修正公式修正後得到樁底深度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是，所述方法具體包括以下步驟:通過在待檢測的既有工程樁附近鑽探孔、埋測管，並將管內注滿清水；檢測時先將檢波器置於探孔測管口或管底，通過激振方式在工程樁上生成機械波的同時，在測管內檢測振動信號，並且在一個激振-檢波周期後將檢波器的高度下降或提升0.2~lm，重複直至檢波器置於鑽孔底部或頂部以接收旁孔不同深度的信號；最後將不同深度信號沿深度布置為時間-深度信號圖，圖中拐點位置減去拐點修正公式計算值後即為樁底深度。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵是，所述的探孔中心與待測既有工程樁間距為O~3m ;所述的探孔為豎直鑽打，孔深超過預計樁底大於2~3m。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵是，所述的埋測管的管底經封閉嚴實處理後，向管內注滿清水，並將管周回填土砂至管周密實。
5.根據權利要求2或4所述的方法，其特徵是，所述的埋測管是採用PVC管。
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵是，所述的檢波器是懸掛在灌滿水的測管中，激振錘和檢波器均通過線纜與示波器連接。
7.根據權利要求2所述的方法，其特徵是，所述的激振方式包括由激振錘豎向或水平向敲擊樁頂承臺、梁、板，樁、柱、基礎外側或建築外牆。
8.根據權利要求2或7所述的方法，其特徵是，所述的激振錘採用普通鐵錘，重量1.4~5.5kg，且在同一組檢波的時間-深度信號圖中，錘子在同一位置敲擊。
9.根據權利要求2所述的方法，其特徵是，所述的測管內接收的首至波，其路徑遵循最小走時原理，由於樁、土間波速相差懸殊，激振後波動首先沿樁身向下傳播，在某一深度的樁、土界面或樁底透射到土中，並被檢波器接收。
10.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵是，所述的拐點深度修正公式為 =1^=7，其中:D為旁孔距，n'為近似樁土波速之比，由樁側段首至波擬合直線斜率代
y η ~ — I表的樁身P波波速與測點深度超過預計樁底深度至少2~3m時首至波擬合直線斜率代表的近似樁底土 P波波速之比。
【文檔編號】E02D33/00GK103953076SQ201410188347
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】陳龍珠, 張敬一, 馬曄, 張理輕, 楊宇 申請人:上海交通大學, 交通運輸部公路科學研究所