【正文】 透水性差的粘土層時(shí)，孔中澆灌混凝土后，由于動水壓力作用，沿樁身至樁頂出現(xiàn)冒水現(xiàn)象，凡冒水樁一般都會演變成斷樁。（6）預(yù)制樁尖混凝土質(zhì)量不滿足要求，沉管時(shí)被擊碎塞入樁管內(nèi)。（7）鋼筋籠埋置高度控制不準(zhǔn)，找不到鋼筋籠。混凝土澆灌采取帶隔水栓的導(dǎo)管水下澆灌混凝土工藝。（2）水下澆灌混凝土的樁徑不宜小于600mm，樁徑過小，由于導(dǎo)管和鋼筋籠占據(jù)一定空間，加上孔壁摩阻作用，混凝土上升不暢，容易堵管，形成斷樁或鋼筋籠上浮。（4）正循環(huán)法清孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)孔的深淺，控制洗孔時(shí)間或孔口泥漿比重，清空時(shí)間過短、孔底沉渣太厚，將影響樁端承載力發(fā)揮。在地下水豐富的場地，采用人工挖孔灌注樁，容易發(fā)生以下質(zhì)量問題；（1）地下水滲流嚴(yán)重的土層，易使護(hù)壁坍塌，土體失穩(wěn)塌方。（3）挖孔時(shí)如果邊挖邊抽水，地下水下降時(shí)，護(hù)壁易受到下沉土層產(chǎn)生的負(fù)摩擦作用，使護(hù)壁受到拉力，產(chǎn)生環(huán)向裂縫，護(hù)壁所受的周圍土壓力不均勻時(shí)，又將產(chǎn)生彎矩和剪力作用，易引起垂直裂縫，而裝制作完畢，護(hù)壁和樁身混凝土成為一體，它是樁身的一部分，護(hù)壁裂縫破損或錯位必將影響樁身質(zhì)量和側(cè)阻力的發(fā)揮。（5）孔底水不易抽干或未抽干情況下澆灌混凝土，樁尖混凝土將被稀釋，降低樁端承載力。（2）打樁的拉應(yīng)力易引起樁身開裂，打樁拉應(yīng)力的產(chǎn)生及大小與樁尖土的特征、樁側(cè)土阻力分布、入土深度、錘偏心程度和墊層特性有關(guān)。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土將開裂。（4）樁頭鋼筋網(wǎng)片設(shè)置、配筋不符合要求或樁頂保護(hù)過厚，樁頂不平，樁身混凝土標(biāo)號低于設(shè)計(jì)要求等，打樁時(shí)都易擊碎樁頭。動力打樁公式在打入式預(yù)制樁施工中的應(yīng)用已有近百年的歷史，可以說，動力試樁技術(shù)的發(fā)展始于動力打樁公式。雖然對彈性波在固體介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象研究始于19實(shí)際中葉的Poisson和Stokes等人，幾乎和建立在剛體力學(xué)基礎(chǔ)上的動力打樁公式同步，但直到1931年才有人意識到打樁問題是一波傳播問題。1960年，Smith提出了樁錘樁土系統(tǒng)的集中質(zhì)量法差分求解模型。1960年后，世界上部分國家開展了系列動力測試樁承載力的研究工作，并于20世紀(jì)80年代形成了實(shí)用的高應(yīng)變現(xiàn)場測試和室內(nèi)波動方程分析方法。我國的樁動力檢測理論研究與實(shí)踐始于20世紀(jì)70年代，其中包括兩部分內(nèi)容：其一是研究開發(fā)具有我國特色的方法，如湖南大學(xué)的動力參數(shù)法、四川省建筑科學(xué)研究院和中國建筑科學(xué)研究院共同研究的錘擊貫入試樁法、西安公路研究所的水電效應(yīng)法、成都市城市建設(shè)研究所的機(jī)械阻抗法、冶金部建筑研究總院的共振法等；其二是對國外剛開始流行的高應(yīng)變動測技術(shù)進(jìn)行嘗試，如南京工學(xué)院等單位在渤海12號平臺進(jìn)行的鋼管樁動力測試、甘肅省建筑科學(xué)研究所與上海鐵道學(xué)院合作研制我國第一臺打樁分析儀。20世紀(jì)80年代，以波動方程為基礎(chǔ)的高應(yīng)變法進(jìn)入了快速發(fā)展期，是當(dāng)時(shí)國際上所有基樁承載力動測方法研究中最熱門的一種。此后幾年間，幾乎在國內(nèi)所有用樁量大的地區(qū)，均開展了高應(yīng)變法的適用性、可靠性研究，動測設(shè)備的軟硬件研制也取得了長足進(jìn)展。20世紀(jì)80年代中至90年代初，和高應(yīng)變法在我國發(fā)展情形類似，各種低應(yīng)變法在基本理論、機(jī)理、儀器研發(fā)、現(xiàn)場測試和信號處理技術(shù)、工程樁或模型樁驗(yàn)證研究、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累等方面，去的了許多有價(jià)值的成果。以后廣東、上海、天津、湖北等地也開始陸續(xù)編制地方標(biāo)準(zhǔn)，如《深圳地區(qū)基樁質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（SJG0999）、廣東省標(biāo)準(zhǔn)《基樁反射波法檢測規(guī)程》（DBJ15272000）、天津市標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（DBJ29382002）等。所謂動測法理論體系較為完備只有將樁視為一單獨(dú)自由桿件時(shí)才能成立，而考慮樁與土相互作用機(jī)理后，其復(fù)雜性不言而喻。根據(jù)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向的差別可將波分為若干種，如縱波、橫波、表面波、扭轉(zhuǎn)波等。 縱波:介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向平行的波稱，又稱為P波。由于任何彈性介質(zhì)都有體積彈性，縱波能在任何介質(zhì)中傳播。橫波的傳播是依靠使介質(zhì)產(chǎn)生剪切變形(局部形狀變化)引起的剪應(yīng)力變化而傳播的，與介質(zhì)的剪切彈性相關(guān)。 應(yīng)力波:在可變形固體介質(zhì)中，當(dāng)某個(gè)地方突然受到機(jī)械擾動，這種擾動產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變的變化就會以波的形式傳播出去。通常將擾動區(qū)域與未擾動區(qū)域的界面稱為波振面，波陣面的傳播速度稱為波速。 傳播介質(zhì):在樁的長度L遠(yuǎn)大于樁徑D是，把樁看成是一維直桿。當(dāng)桿身的幾何尺寸或材料的物理性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的ρ, C, A會發(fā)生變化，其變化的發(fā)生處成為波阻抗界面，其比值可表示為廣義波阻抗比。此時(shí)手錘錘擊樁端認(rèn)為是應(yīng)力波在一維桿件中豎直方向傳播。 c=Eρ0為傳播速度，單位是m/s 。 ρ表示樁的材料密度，單位是g/m3 。 t為時(shí)間，單位是s?？v波在無限長直桿內(nèi)傳播時(shí)，將沿某一方向前進(jìn)到無限遠(yuǎn)處。應(yīng)力波反射法測樁中典型的端部邊界是固定端邊界和自由端邊界，通過對波動方程的求解，可以分析邊界的波場問題。它屬于快速普查樁的施工質(zhì)量的一種半直接法。注意，樁身完整性不是嚴(yán)格的定量指標(biāo)，對不同的樁身完整性檢測方法，具體的判定特征各異，但為了便于采用，應(yīng)有一個(gè)統(tǒng)一分類標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ類——樁身完整性。Ⅲ類——樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響。Ⅳ類——樁身存在嚴(yán)重缺陷，一般應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。但檢測時(shí)，樁徑是否減小可能會參照以下條件之一：（1） 按設(shè)計(jì)樁徑；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)樁徑，并針對不同成裝工藝的樁型按施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范考慮樁徑的允許負(fù)偏差；（3）考慮充盈系數(shù)后的平均施工樁徑。過去，在動測法檢測并采用開挖驗(yàn)證時(shí)，說明動測結(jié)論與開挖驗(yàn)證結(jié)果是否符合通常是按第一種條件。 樁身缺陷有三個(gè)指標(biāo)，即位置類型（性質(zhì)）和程度。動測法檢測時(shí)，不論缺陷的類型如何，其綜合表現(xiàn)均為樁的阻抗變小，即完整性動力檢測中分析的僅是阻抗變化，阻抗的變小可能是任何一種或多種缺陷類型及其程度大小的綜合表現(xiàn)。例如，混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部松散、夾泥、空洞等，只憑測試信號就很難區(qū)分。需要指出，盡管利用實(shí)測曲線擬合法分析能給出定量的結(jié)果，但由于樁的尺寸效應(yīng)，以及樁側(cè)土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，曲線擬合法還不能達(dá)到準(zhǔn)確定量的程度。第三章 低應(yīng)變反射波法的基本原理低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動理論為基礎(chǔ)的，是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動理論為基礎(chǔ)的。反射波法是以應(yīng)力波在固體介質(zhì)中的傳播為理論基礎(chǔ)一種方法。為了推導(dǎo)直桿的縱向振動方程，需作以下基本假設(shè)：（1）桿件為直桿，桿件的各個(gè)界面相等； （2）桿件材料均勻且各向同性； （3）桿件變形中的橫截面保持為平面，且彼此平行； （4）桿件橫截面上沿軸向只有均布的軸向應(yīng)力； （5）忽略桿件的橫向慣性效應(yīng)，不計(jì)入應(yīng)變率對應(yīng)力的影響。取桿軸為x軸。由于桿具有無窮多的振型，則每一振型各自對應(yīng)的運(yùn)動量分布形式都不相同。根據(jù)虎克定律，應(yīng)力與應(yīng)變之比等于彈性模量E，可寫出：圖31 桿單元的位移?u?x=σE=FAE (31)式中σ為桿x截面處的應(yīng)力。另外，當(dāng)采用數(shù)值求解實(shí)際樁的波動問題時(shí)，一般假設(shè)土阻力的產(chǎn)生有賴于其相鄰樁段的運(yùn)動位移和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度，也就是說，土阻力的產(chǎn)生是被動的，只有先計(jì)算出樁段的運(yùn)動量值，才有可能算出與樁段相鄰的土阻力值，通過靜力平衡，扣除該單元的土阻力后，再將該樁段力值傳遞給下一個(gè)樁段。采用分離變量法求解波動方程（36），令其解具有如下形式：u（x，t）=U（x）?G（t） (37)代入波動方程得： 1Ud2Udx2=1c21Gd2Gdt2 (38)由于式（38）左右兩邊分別與t和x無關(guān)，所以只能等于一個(gè)常數(shù)，令其等于（ωc）2并代入（38），得以下兩個(gè)常微分方程： d2Udx2+（ωc）2U=0 (39) d2Gdt2+ω2G=0 (310)它們的通解分別為: Ux=Asinωcx+Bcosωcx (311) Gt=Csinωt+Dcosωt (312)上兩式中，ω=2πf為角頻率；A、B、C和D為任意常數(shù)，分別由邊界條件和初始條件確定。因?yàn)閼?yīng)力等于E?u?x，則桿兩端必須滿足應(yīng)變?yōu)榱愕倪吔鐥l件：?u?xx=0=AωcCsinωt+Dcosωt=0 (313)?u?xx=L=ωcAcosωLcBsinωLcCsinωt+Dcosωt=0 (314)因?yàn)榉匠蹋?13）和（314）必須對任何時(shí)刻t都成立，故由（313）得A=0，同時(shí)為保證振動的存在，B只能為有限值，則由式（314）得：sinωLc=0或ωLc=π,2π,3π?nπ (315)式（315）即為桿的振動頻率方程。（2） 桿的一端自由、一端固定：此時(shí)的邊界條件為：?u?xx=0=0和ux=L=0導(dǎo)出頻率方程為： cosωcL=0或ωcL=π2,3π2,?,2n1π2n=1,2,3? (318)相應(yīng)的固有振動頻率和一端自由、一端固定條件下的位移特解分別為：ωn=(2n1)π2cL或fn=2n12c2Ln=1,2,3,? (319)un=u0cos(2n1)π2Lx?sin2n1π2Ltn=1,2,3,? (320)上式表明：一端自由、一端固定桿的縱向振動也是n個(gè)節(jié)點(diǎn)的余弦波形式，其前三階振型曲線見圖33?？梢姡ㄐ魏瘮?shù)Wd以波速c沿x軸正向傳播；同樣可驗(yàn)證波形函數(shù)Wu以波速c沿x軸負(fù)向傳播。Wd和Wu形狀不變、且各自獨(dú)立地以波速c分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的特性是解釋應(yīng)力波傳播規(guī)律的最直觀方法，見圖34。則由式（322）和（323）并改變符號有: V=?c?ε (324) 這一簡潔形式的方程是我們今后討論應(yīng)力波問題的最基本公式，它表明彈性桿中的應(yīng)力波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度與應(yīng)變成正比。ρcA?V=EAc?V=177。另外，后面將用到以下恒等式: F≡F+Z?V2+FZ?V2 (327)式中等號右邊第一項(xiàng)稱為下行力波Fd（也簡稱為下行波），第二項(xiàng)稱為上行力波Fu（也簡稱為上行波）。下面分析t≥L2c時(shí)的情況，根據(jù)式（329），x=L2處的力值F和速度值V可由下面兩式求解： FF0,0=Z?[VV0,0]FFL,0=Z?[VVL,0] (333)注意到V0,0=F(0,0)Z=F0(τ)Z,V0,L=FL(τ)Z,解出：F=F0+FLV=（F0FL）Z (334)當(dāng)F0τ=FL（τ）時(shí)，兩相對傳播并迎頭相遇的壓力波在桿區(qū)間[L2c?τ2,L2+c?τ2]范圍內(nèi)疊加，使力加倍、速度為零。如果其他條件不變，設(shè)F0τ=FL（τ）可得到：F=0V=2F0Z (335)即兩相行進(jìn)相遇的同幅異號波在上述桿段內(nèi)疊加結(jié)果使速度加倍、力為零。假設(shè)圖36所示的桿由兩種不同阻抗材料（或截面面積）組成，當(dāng)應(yīng)力從波阻抗Z1的介質(zhì)入射至阻抗Z2的介質(zhì)時(shí)，在兩種不同阻抗的界面上將產(chǎn)生反射波和透射波，用腳標(biāo)I、R和T分別代表入射、反射和透射。界面處的力F和速度V滿足FFI=Z1?VVI (336)F=Z2?V (337)求解上述二式，得：F=2Z2Z1+Z2FI=2Z1Z2Z1+Z2VI (338)V=2Z1+Z2FI=2Z1Z1+Z2VI (339)按習(xí)慣將界面處的力波和速度波分解為入射、反射和透射三種波。（2）β=1，即Z2Z1=1，反射系數(shù)ξR=0，透射系數(shù)ξT=1，F(xiàn)T=FI ，入射力波波形除隨時(shí)間改變位置外，其他不變，相當(dāng)于應(yīng)力波不受任何阻礙地沿桿正向傳播。因ξ≥0，故反射力波與入射力波同號，若入射波為下行壓力波，則反射的仍是上行壓力波，與后繼到來的入射壓力波疊加起增強(qiáng)作用；因反射波與入射波運(yùn)行方向相反，則反射力波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度VR與入射波的VI異號，顯然與后繼到來的入射下行壓力波引起的正向運(yùn)動速度疊加有抵消作用；又因ξT≥1，則透射力波的幅度總是大于或等于入射力波。將固定端作為一面鏡子，反射波是入射波的正像。因ξR≤0，故反射力波與入射力波異號，若入射波為下行壓力波，則反射的是上行拉力波，與后繼到來的入射壓力波疊加起卸載作用；因反射波與入射波運(yùn)行方向也相反，則反射力波引起的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度VR與入射波的VI同號，顯然與后繼到來的入射下行壓力波引起的正向運(yùn)動速度疊加有增強(qiáng)作用；又因ξR≤1，則透射力波的幅度總是小于或等于入射力波。這時(shí)，自由端也相當(dāng)于一面鏡子，只是反射波是入射波的倒像。(2)