專利名稱：建筑物基礎樁物探應力波檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程建筑物基礎檢測領(lǐng)域，具體為一種對已落成建筑物進 行基礎檢測的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法。
背景技術(shù)：
建筑物落成后，建筑物下的基礎樁經(jīng)過數(shù)十年的承重使用，特別是港口、 碼頭、橋梁、高架橋等特殊建筑物，基礎樁長期經(jīng)受車輛振動、車輛超載、車、 船撞擊、海浪沖擊、海水侵蝕、地震影響、近距離施工振動、地下水作用、年 久化學及物理侵蝕風化等人為或自然因素的影響，均可導致建筑物下基礎樁質(zhì) 量產(chǎn)生明顯變化。有的甚至會產(chǎn)生樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量松散、裂縫、斷樁及持力層強 度降低等嚴重的安全質(zhì)量問題。
目前，靜力荷載及鉆探抽芯是檢査已落成建筑物下基礎樁質(zhì)量的主要方法，. 但檢查費時費力，檢測費用高，并且是一種具破壞性的抽檢方法。 一般只能對 個別樁或少數(shù)樁進行抽檢，存在代表性低，難以普及推廣不足。
已落成建筑物下基礎樁的質(zhì)量安全隱患現(xiàn)象是客觀存在的，存在的嚴重安 全隱患也是不容忽視的。為此，交通、市政、水利、建設等主管部門及設計、 質(zhì)監(jiān)部門迫切希望能有一種有效而又快捷對建筑物下基礎樁質(zhì)量的無損檢測方 法，為建筑物下基礎樁質(zhì)量的檢驗與處理提供科學依據(jù)。然而至今還沒有發(fā)現(xiàn) 對己落成建筑物下基礎樁進行無損檢測的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的 相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述已落成建筑物下基礎樁質(zhì)量撿測中存在的不足， 順應相關(guān)部門對建筑物下基礎樁無損檢測的迫切要求，提供一種能有效而又快 捷的，檢測過程簡單方便的，能對建筑物下基礎樁的樁長和樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量及樁 底的完整性進行檢測的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其檢測步驟如
第一歩、對待測建筑物基礎樁進行測試點準備；
第二步、在待測建筑物基礎樁的測試點上設置若干信號接收裝置，信號接 收裝置與信號處理裝置連接，信號處理裝置與顯示裝置連接；
第三步、通過激振裝置激振待測的建筑物基礎樁，給予激振信號；信號接 收裝置接收待測的建筑物基礎樁的反射信號；
第四步、信號處理裝置對信號接收裝置接收的反射信號進行信號處理；
第五步、對顯示裝置中顯示出來的處理后數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)分析，檢測待 測的建筑物基礎樁的狀況。
所述的信號處理裝置可以為淺層地震儀或工程檢測儀，處理顯示出來的數(shù) 據(jù)信息為時間域時程曲線或頻率域振幅曲線。
所述的信號接收裝置可以直接粘貼在待測建筑物基礎樁的側(cè)面測試點上。
所述的信號接收裝置可以是通過傳感器支架安裝在待測建筑物基礎樁的側(cè) 面的測試點；所述的傳感器支架可以由一水平面板和垂直面板的一端成垂直角 度固定連接成，垂直面板粘貼在待測建筑物基礎樁的側(cè)面測試點上，信號接收 裝置垂直粘貼在水平面板上。
所述的粘貼所用的粘合劑可以是502膠水、橡皮泥、黃油、牙膏、膠布或
爆炸鏍絲等。
所述的激振裝置可以是采用尼龍王手錘或鐵錘。所述的信號接收裝置可以采用加速度計或速度計。
所述激振的方向應垂直樁中心軸線的橫向激振，激振位置在距信號接收裝
置小于5cm的近點，激振應干脆利索。
所述激振采用一點安裝信號接收裝置接收近距離垂直樁中軸線橫向激振； 或者多個方向垂直樁中軸線橫向激振，采用在樁側(cè)面一個或多個方向安裝信號 接收裝置接收。
所述的時間域時程曲線或頻率域振幅曲線中，如果待測建筑物基礎樁的樁 底反射波與入射波相位相同，說明樁底完整性存在明顯缺陷；如果待測建筑物 基礎樁樁底反射波與入射波相位相反，說明樁底完整性良好；如果待測建筑物 基礎樁樁身缺陷部位反射波與入射波相位相同，說明樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量存在缺陷； 如果待測建筑物基礎樁樁底反射信號存在，便可以確定出樁長度。
本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法操作簡單，無需損壞所測建筑物 基礎樁，省時又省力；檢測到的數(shù)據(jù)直觀明了，根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)特征和異常 (缺陷)部位及樁身缺陷程度的分析方法，對所得的實測時程曲線進行分析，. 便可對建筑物基礎樁的樁長和樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量及樁底的完整性作出評價。


圖1為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法在己落成建筑物基礎樁上 的具體實施示意圖； '
圖2為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法中的傳感器支架的結(jié)構(gòu)示 意圖； .
圖3為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的樁側(cè)信號接收裝置安裝 及測點編號平面示意圖4為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的實測樁頂反射時程曲線圖5為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的實測樁底反射時程曲線 圖； '
圖6為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的實測樁身反射時程曲線
圖7為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的實測樁底存在明顯缺陷 的時程曲線圖8為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的實測樁底完性良好的時 程曲線圖9為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的樁間缺陷在測點上方的 確定示意圖10為本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法的樁間缺陷在測點下方 的確定示意圖。
其中，圖1中的P,、 Pi為測點編號，F(xiàn)i為橫向激振點，l為建筑物基礎樁， A為樁頂，B為樁底，C為樁間缺陷點，D為地面，3為信號接收裝置，4為傳 感器安裝支架，L為總樁長(m)，"為測點至樁頂?shù)木嚯x(m)，"為測點至 樁底的距離(m)， Lc為測點至缺陷的距離(m);圖2中，5為水平面板，6為 垂直面板；圖3中，F(xiàn)i、F3、Fs、F7為激振點，Pi 、 P3 、 P5、 P7為信號接收裝置 安裝點。 具體實施形式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明建筑物基礎樁物探應力波檢測方法進行進 一步的描述。 原理說明
當在樁頭或樁身側(cè)面施一瞬時應力作用時，受力的質(zhì)點沿縱向出現(xiàn)脹縮形 變，產(chǎn)生縱波傳播；而橫向則出現(xiàn)剪切形變，形成橫波。彈性波在彈性介質(zhì)中'傳播，當遇到波阻抗差異界面時，便會產(chǎn)生反射。在激振點附近安放傳感器和 信號記錄處理系統(tǒng)，便可接收來自樁身波阻抗差異界面及樁頂和樁底的反射信
號
根據(jù)實測到的反射信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，按照反射相位分析原理及幅值 分析原理，便可對樁身及樁底的結(jié)構(gòu)完整性和樁長度作出評價。
1 、反射相位分析
f> i ■ Vi ■ Ai- 0 2 ■ V2 ■ A2 Z-Z2
R=-:-
f> i ' V! ■ A!+ 0 2'V2. A2 Zi+Zs (丄)
其中R:相位反射系數(shù)；
、 P2:上下層介質(zhì)密度；
V, 、V2:上F層介質(zhì)波速；
A" A2:上下層面積。
其中(1).當Z^Z2 (入射波由密介質(zhì)向疏介質(zhì)投射)R為正值，表示樁 間或樁底反射波與入射波同相。
(2) .當Z,=Z2 (上下介質(zhì)波阻抗相等)R=0，無波阻抗差異界面，
樁身或樁底無反射。
(3) .當Z^Z2 (入射波由疏介質(zhì)向密介質(zhì)投射)R為負值，表示樁 間或樁底反射波與入射波反相。
2 、反射幅值分析
A 2 K =-
A 1 ............................ ( 2 )
其中K:幅值反射系數(shù)；
A1:入射波幅值絕對值；
8A2:反射波幅值絕對值。
同一工地，在震源能量一定，選擇各項測試參數(shù)相同的情況下，當PiV!At 與P2V2A2上下介質(zhì)波阻抗差異越大，則反射波越強，其反射波幅值越大，亦即 K值越大；反之反射波幅值就小，亦即K值越小。 建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其檢測步驟如下
第一步對待測建筑物基礎樁進行測試點準備。
如圖l所示，選擇建筑物基礎樁的測試點，要求測試點樁側(cè)面的材質(zhì)、強
度、截面尺寸應與原樁身基本相同；建筑物基礎樁的樁側(cè)面應平行樁中軸線。
第二步在待測建筑物基礎樁的測試點上設置若干信號接收裝置，信號接 收裝置與信號處理裝置連接，信號處理裝置與顯示裝置連接。
如圖l、圖2、圖3所示，信號接收裝置其實就是傳感器，可以是加速度
計或速度計。
信號接收裝置3可以直接平行粘貼在樁側(cè)面的測試點上。粘貼所用的粘合 劑可釆用502膠水、橡皮泥、石膏或膠布等。
信號接收裝置3可以是通過事先制作好的傳感器支架4粘貼在樁側(cè)面的測 試點上。傳感器支架4如圖2所示，由一水平面板5和一垂直面板6的一端成 垂直角度固定連接成，垂直面板6通過502瞬間粘著劑或石膏、膠布、橡皮泥 或爆炸鏍絲等安裝樁側(cè)面的測試點上，信號接收裝置3粘貼在水平面板5上。 信g接收裝笠3必須嚴格與傳感器支架4的水Y面板保持亞齊并且粘牢。信號 接收裝置與水平面板粘貼的粘合劑可采用502膠水、橡皮泥、黃油或牙膏等。 信號接收裝置安裝3在樁側(cè)面同一高度上，并且沿不同方向平行于樁中軸線。 安裝的信號接收裝置3至少一個，可以為4個或者8個等多個。
第三步通過激振裝置激振待測的建筑物基礎樁，給予激振信號；信號接收裝置接收待測的建筑物基礎樁的反射信號。
如圖l、圖3所示，激振裝置可以采用尼龍王手錘或鐵錘。激振采用一點
接收近距離垂直樁中軸線橫向激振，激振點與檢測點應小于5cm。或者多個方 向垂直樁中軸線橫向激振，采用在樁側(cè)面一個或多個方向安裝信號接收裝置3 接收。激振應干脆利索。
在檢測中所采用的各項參數(shù)(采樣時間間隔、增益、采樣點數(shù)、模擬濾波、 觸發(fā)方式等)應通過現(xiàn)場試驗確定，對同一根樁所選用的各項參數(shù)應一樣。
檢測時，應保證采集信號質(zhì)量，確保信號的一致性，不失真及無零飄現(xiàn)象。
第四步信號處理裝置對號接收裝置接收的反射信號進行信號處理。 一般應對檢測的反射信號作疊加平均處理，參加平均處理的信號個數(shù)不應少于5個。
當高頻干擾信號較強時，應進行帶通濾波處理。 樁底信號較弱時，可采用指數(shù)放大處理，但應控制放大幅度，被放大的樁 底信號幅度不應大于入射波幅值，同時要求波形尾部基本歸零。
處理后成圖的圖件(a).時間域"時程曲線"；(b).頻率域"振幅譜圖"。 另外，在同一根樁，各個測點現(xiàn)場與室內(nèi)處理所選用參數(shù)應一致，以便進 行曲線間相互對比。
所用的信號處理裝置可以是淺層地震儀或工程檢測儀。
第五步對顯示裝置中顯示出來的處理后數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)分析，檢測待 測的建筑物基礎樁的狀況。
1 、樁頂反射實測時程曲線特征
如圖4，直達波后至樁底反射波到達之前時間段內(nèi)，時程曲線在樁頂A處'
出現(xiàn)明顯的反射波信號。其L,計算公式_ V'厶tLl
"~^"~ ..................... ( 3 )
其中L1:測點Pi至樁頂A距離(m);
V:樁身波速值(m/s);
△tL1:樁頂反射波波峰與入射波波峰之間的時差(s)。 當L,為實測距離時，則可利用(3)式求出樁身的波速值V。 2 、樁底反射實測時程曲線特征
如圖5，直達波后至樁反射波到達之前時間段內(nèi)，時程曲線呈近水平線段，.
在樁底B處出現(xiàn)明顯的反射波信號，其L2計算公式如下
V-厶tL2
其中L2:測點Pi至樁底B處距離(m); V:樁身波速值(m/s);
△tL2:樁底反射波峰與入射波峰之間時差(s)。 3、樁身缺陷部位反射實測時程曲線特征
如圖6，直達波后至樁底反射波到達之前時間段內(nèi)，時程曲線在缺陷部位C
處出現(xiàn)明顯的反射波信號。其LC計算公式如下
_ V-厶tLc Lc-"^~~ ..................... (5)
其中Lc:測點Pi至樁身缺陷C處距離(m); V:樁身波速值(m/s);
△tLe:樁身缺陷的反射波峰與入射波波峰之間時差(S)。 4 、樁底結(jié)構(gòu)完整性實測時程曲線特征 如圖7所示，當待測建筑物基礎樁的樁底反射波與入射波相位相同，說明 樁底完整性存在明顯缺陷。
如圖8所示，當待測建筑物基礎樁的樁底反射波與入射波相位相反，說明
樁底完整性良好。
5、異常(缺陷)部位的確定
如圖9所示，當由P2上移測點至P2處重新檢測時，其異常距離從Ld相 應減少為Lc2，說明異常部位位于測點上方。反之當下移測點至Ps處檢測時， 其異常距離相應增大為LC3，同樣說明異常部位位于測點上方。
所示如圖10，當由P:點上移測點至P2處重新檢測時，其異常距離從Ld
相應增大為Lc2，說明異常部位位于測點下方。反之當下移測點至P3處檢測時，
其異常距離相應減少為LC3，同樣說明異常部位位于測點下方。
當判定出異常位于測點上方且異常距離為測點至樁頂距離L,時，說明該異
常為樁頂橫梁(或樓板)引起。 6 、樁身缺陷程度的確定
對于樁身缺陷程度的確定，還應根據(jù)缺陷反射波的幅值反射系數(shù)K和相位、 缺陷位置、施工記錄及工程地質(zhì)資料、設計資料等綜合分析缺陷程度，確定樁
的類別。
綜上根據(jù)以上曲線圖特征和異常(缺陷)部位及待測建筑物基礎樁缺陷 程度的分析方法，對所得的實測時程曲線進行分析，便可對建筑物基礎樁的樁 長和樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量及樁底的完整性作出評價。
1權(quán)利要求
1、建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于，其檢測步驟為第一步、對待測建筑物基礎樁進行測試點準備；第二步、在待測的建筑物基礎樁的測試點上設置若干信號接收裝置，信號接收裝置與信號處理裝置連接，信號處理裝置與顯示裝置連接；第三步、通過激振裝置激振待測的建筑物基礎樁，給予激振信號；信號接收裝置接收待測的建筑物基礎樁的反射信號；第四步、信號處理裝置對信號接收裝置接收的反射信號進行信號處理；第五步、對顯示裝置中顯示出來的處理后數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)分析，檢測待測的建筑物基礎樁的狀況。
2、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于 所述的信號處理裝置為淺層地震儀或工程檢測儀，處理后顯示出來的數(shù)據(jù)信息 為時間域時程曲線或頻率域振幅曲線。
3、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于:' 所述的信號接收裝置直接粘貼在待測建筑物基礎樁的側(cè)面測試點上。
4、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于 所述的信號接收裝置是通過傳感器支架安裝在待測建筑物基礎樁的側(cè)面的測試 點；所述的傳感器支架由一水平面板和垂直面板的一端成垂直角度固定連接成， 垂直面板粘貼在待測建筑物基礎樁的側(cè)面測試點上，信號接收裝置垂直粘貼在 水平面板上。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在 于所述的粘貼所用的粘合劑是502膠水、橡皮泥、黃油、牙膏或膠布。 '
6、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于 所述的激振裝置是采用尼龍王手錘或鐵錘。
7、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于所述的信號接收裝置采用加速度計或速度計。
8、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于 所述激振的方向應垂直樁中心軸線的橫向激振，激振位置在距信號接收裝置小于5cm的近點。
9、 如權(quán)利要求1所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于 所述激振采用一點安裝信號接收裝置接收近距離垂直樁中軸線橫向激振；或者多個方向垂直樁中軸線橫向激振，采用在樁側(cè)面一個或多個方向安裝信號接收裝置接收。
10、 如權(quán)利要求2所述的建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，其特征在于所述的時間域時程曲線或頻率域振幅曲線中，如果待測建筑物基礎樁的樁底反射波與入射波相位相同，說明樁底完整性存在明顯缺陷；如果待測建筑物基礎 樁樁底反射波與入射波相位相反，說明樁底完整性良好；如果待測建筑物基礎 樁樁身缺陷部位反射波與入射波相位相同，說明樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量存在缺陷；如果 待測建筑物基礎樁樁底反射信號存在，便確定出樁長度。
全文摘要
建筑物基礎樁物探應力波檢測方法，先在待測的已落成建筑物基礎樁上設置若干信號接收裝置，信號接收裝置與信號處理裝置連接；而后通過激振裝置激振待測的建筑物基礎樁，給予激振信號；信號接收裝置接收待測的建筑物基礎樁的反射信號，輸入信號處理裝置進行信號處理；信號處理裝置將處理后的數(shù)據(jù)信息在顯示裝置中顯示出來；得到時間域“時程曲線”、頻率域“振幅譜圖”曲線，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以判斷出已落成建筑物基礎樁的樁長和樁身結(jié)構(gòu)質(zhì)量及樁底的完整性。本發(fā)明的方法操作簡單，無需損壞所測建筑物基礎樁，省時又省力；可以做到方便、快捷對每根基礎樁的檢測，便于推廣應用。
文檔編號E02D33/00GK101560778SQ20091003927
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者鄧業(yè)燦 申請人:鄧業(yè)燦