【正文】 振 力及速度響應(yīng)實測數(shù)據(jù)計算分析得到的基樁共振頻率、波速、導(dǎo)納、動剛度等參數(shù)識別樁身完整性的一種動測方法。 樁頂?shù)乃俣葘?dǎo)納曲線 (1) 樁頂位移阻抗 Z )(fLA 2222 Z uAEuKtuCtuAoo ?????????? (17) 對 (17)式 作符利葉變換，并應(yīng)用超越方程求解，則得： )t a n ()()(t a n)()(LfZLfZfZOAOALA????????????? （ 45） 式中： )(fZLA 、 )(fZOA ——分別為樁頂、樁端位移阻抗 ( mkN/ )， AE?? ， Oo KjCA ??? ???? 2 ， ?ggOA jCKfZ ??)( ， gK ——樁端土抗壓剛度 ( mkN/ ), OK ——樁側(cè)土抗剪剛度 ( mkN/ ), gC ——樁端土的阻尼系數(shù) ( mSkN /? ), OC ——樁側(cè)土阻尼系數(shù) ( mSkN /? ), 1??j (2) 樁頂速度導(dǎo)納 )(fHLV )(2)()( )()( )()( fZ ffZfF fAfF fVfH LALALV ??? ???? （ 46） (3) 樁頂?shù)乃俣葘?dǎo)納曲線 圖 (18) 基樁示意圖 43 1) 樁頂?shù)乃俣葘?dǎo)納曲線 根據(jù)（ 46）式可繪出樁頂?shù)乃俣葘?dǎo)納隨頻率的變化曲線。 f? ——導(dǎo)納曲線中兩個相鄰峰值頻率之差 (Hz )。 III 明顯缺陷 動剛度 Kd 小于等于全樁區(qū)動剛度的均值 dK ；導(dǎo)納幾何平均值 N 大于等于 導(dǎo)納理論值 Nc且大于等于全樁區(qū)的均值 N ；縱波波速 C 小 于等于全樁區(qū)縱波波速的均值 C ；導(dǎo)納曲線譜形狀特征 異 常，導(dǎo)納曲線譜中有 明顯缺陷 樁 振 動特性峰反映。 (3) 樁身完整性判別標(biāo)準(zhǔn) 表 (9) 樁身完整性評定表 樁身完整性類別 缺陷程度 特征 I 無缺陷 動 剛度 Kd 大于全樁區(qū)動剛度的均值 dK ；導(dǎo)納幾何平均值 N 小于導(dǎo)納理論值 Nc且小于全樁區(qū)的均值 N ；縱波波速 C 大于全樁區(qū)縱波波速的均值 C ；導(dǎo)納曲線譜形狀特征正常，導(dǎo)納曲線譜中只有完整樁 振 動特性峰反映 。 V(f)——對應(yīng)于 m點的樁頂振動速度響應(yīng) ( Sm/ )。 3) 位移機械阻抗 )(fZA 、位移導(dǎo)納 )(fHA )( )()( fA fFfZA ? )( )()( fF fAfHA ? (44) 式中： A(f)——實測的樁頂位移響應(yīng)。因此，用彈性波反射法檢測基樁完整性，目前尚處于定性階段，判別樁的 4 條標(biāo)準(zhǔn)，實屬定性描述。由上可知，根據(jù)反射 波相位難于識別樁身缺陷是縮頸、夾泥離析，還是 裂縫、斷裂。只不過從高于正常值范圍的 C’值中獲取了可能出現(xiàn)短樁的信息，若要正確判別短樁，必須同時采用其它方法。采用同一工程 n （ 5?n ）根完整樁實測所得的平均縱波速度 C 值或縱波速度與樁身混凝土強度之間經(jīng)驗關(guān)系所得的縱波速度 C 值來確定， 由于 P13 所述的原因，具有很大的不確定性，據(jù)此縱波速度值用 (38)、（ 39）式計算所得的樁長，亦很不可靠，故用彈性波反射法檢測樁長不可 行。 25 表 (8) 樁身完整性的 內(nèi)涵 樁型 判別內(nèi)容 樁身完整性 I II III IV 完整 輕度缺陷 明顯缺陷 嚴(yán)重缺陷 砼預(yù)制樁 裂縫 無裂縫 細(xì)裂縫，又稱微 裂 、發(fā)裂 ， 裂縫 寬度 δ ≤， 且未貫通 裂縫，又稱明顯裂縫 ，δ ， 未貫通 斷裂 δ ，貫通 接樁 密貼又稱無間隙 欠密貼，又稱局部有間隙，局部接觸 脫開，又稱松脫 錯位又稱錯開 灌注樁 縮頸 樁徑≥ 沒計直徑 輕度縮頸又稱微縮頸，樁徑 設(shè)計直徑，但不露筋 明顯縮頸，樁徑 設(shè)計直徑，且局部露筋 嚴(yán)重縮頸，樁徑 設(shè)計直徑，全部露筋 夾泥 無夾泥 局部夾泥，夾泥面積FO10%樁的設(shè)計斷面積 F 明顯夾泥， 10%F≤ FO≤ 30%F 嚴(yán)重夾泥 FO30%F (3) 用彈性波反射法檢測鉆孔灌注樁沉渣厚度、混凝土預(yù)制樁 端脫開距離可行性探討 當(dāng)鉆孔灌注樁樁端沉渣未清、混凝土預(yù)制樁樁側(cè)土上抬而至使樁端脫空時，則樁端處于自由和作用力、剛度比 為零的邊界狀態(tài)。若要了解上、下節(jié)樁脫開的距離、錯開的程度，必須輔之其它檢測方法，如： 1) 用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀測定樁頂 上抬、下沉和偏位量； 2) 在樁頂施加靜載，并測定下沉量； 3) 在樁頂施加上拔荷載，并測定上拔荷載、上拔位移量； 4) 在樁頂施加 錘 擊力，測定樁頂下沉量，并同時進(jìn)行高應(yīng)變檢測分析。 無樁端諧振峰。 樁端諧振峰排列基本等間距， Δ?Li=C/2L。 20 圖 (14) 無樁端反射信號的幅頻曲線 (5) 缺陷樁軸向振動幅頻曲線的特征 不 同缺陷程度的缺陷樁，其 軸向振動幅頻曲線圖，如圖（ 15）所示，它們分別有如下特征： 輕度缺陷樁：幅頻曲線呈輕度 峰 ~谷狀起伏； 明顯缺陷樁：幅頻曲線呈明顯峰 ~谷狀起伏； 嚴(yán)重缺陷樁：幅頻曲線呈十分深凹峰 ~谷狀起伏。為了根據(jù)實測分析計算所得的頻譜圖取得缺陷樁缺陷距樁頂?shù)木嚯x Lri，上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程 》 （ DGJ082182020）第（ ）式中， △? ri 定義為缺陷樁相鄰波峰（即相鄰 固有頻率）之間頻差的平均值，由該式計算得到的 Lri，僅為缺陷至樁頂?shù)墓浪憔嚯x。端承樁的樁頂、樁端邊界條件為 ： 樁頂： Z=L， 0ZU? ?? ， 樁端： Z=0， U0? ， K?? 。 在這里應(yīng)說明的是：注腳符號 i，不是上面所指的 i階頻率，而是指第 i根樁，Lri意指第 i根缺陷樁缺陷距樁頂?shù)木嚯x。連續(xù)質(zhì)量分布的樁，軸向有無限個固有頻率。對于具有一定邊界條件的有限長混凝土樁，可以用分離變量法求解 (18)式，解可以寫成如下三角函數(shù)的形式： z i z iu U M c o s t+ N s in t)??? ( (20) 式中： u—— 樁軸向振動位移（ m）， U —— 樁軸向振動位移幅值（ m）， zi? —— 樁軸向固有振動園頻率（ rad/S） , t—— 時間（ S）， M、 N—— 待定常數(shù)。 11 (19)式在理論上表明了縱波速度 C 與樁身彈性模量 E、質(zhì)量密度 ? 之間的關(guān)系。 b) 離 淅 反射波與入射波同相、反射波較雜亂、反射波幅值較小。 c) 若樁身出現(xiàn)擴頸，亦即，此時， 12 AA? ， 12 ZZ ? 、 0?F ，則： RV 與 IV 符號相反，亦即樁頂處反射波引起的質(zhì)點振動速度與入射波引起的質(zhì)點振動速度 反 相，俗稱“ 反 相起跳”。 產(chǎn)生界面的原因？樁身出現(xiàn)缺陷。 3. 何謂基樁的完整性？ 反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合指標(biāo)。 2 6. 低應(yīng)變法檢測樁身完整性的主要方法 (1) 彈性波反射法； (2) 機械阻抗法； (3) 超聲 波 透射法。 (2) 彈性波在界面處的反射、透射 圖 (1) 基樁示意圖 4 I —— 入 射波； R —— 反射波； T —— 透射波。 舉例： i F 21ZZi? iii ???11 IR FVV ?? 1 0 2 || 4 || 反射波幅值大小除了與缺陷嚴(yán)重程度有關(guān)以外，還與下列因素有關(guān)： 7 a) 缺陷距樁頂距離 ； b) 樁身阻尼值大小； c) 樁身 與 周圍土層耦合程度。S/m） ； Ko——樁側(cè)土的抗剪剛度（ kN/m） ； Cg——樁端土的阻尼系數(shù)（ kN表 (1)中所列各種混凝土樁型縱波速度與強度之間的關(guān)系，是筆者根據(jù)多年實踐取得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，僅供參考。c os si nzi ziZZU M NCC???? (23) (23)式為樁軸向振動振型表達(dá)式，其中： M’、 N’為與樁端邊界條件有關(guān)的待定常數(shù)。sin c o sZ z i z i z i z iZZU MNC C C C? ? ? ?? ? ? ?? (30) 將 Z=0， 0ZU? ??代入（ 30）式，則得 N’=0， (30)式變成為： 39。 a) 樁頂 、樁端的邊界條件 按受力機理，樁可以分成三種：純摩擦樁、端承樁和摩擦樁，如圖（ 12）所示。上海地區(qū)所采用的鉆孔灌注樁、預(yù)制樁屬摩擦樁， Qp/Q 之比約在 25%左右，其樁頂、樁端邊界條件為 ： 樁頂： Z=L， 0ZU? ?? ； 樁端： Z=0， U 0Z? ??