[发明专利]一种既有工程桩桩身完整性及缺陷类型判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种土木工程桩基工程质量检测领域的方法，具体是一种既有工程桩桩身完整性及缺陷类型的检测和判别方法。

背景技术

与上部基础或结构相连接的既有工程桩，在使用状态下进行复检和评估，还是桩基检测中的难题。在地震、泥石流、滑坡等地质自然灾害多发地区，灾后诸多既有工业民用建筑、桥梁、烟囱、电视塔等结构破坏严重。对既有建筑灾后评定是一项巨量而艰难的工作。上部结构的安全性鉴定通过现场的检测和综合测试分析可以有效判断，然下部桩基在灾害中地层水平位移可能造成桩身严重质量问题却无法通过肉眼直观判断。然而桩基础对整个结构的安全性起到关键性作用。若震后上部结构无明显损伤，然下部桩基础受损严重却不得而知，则继续使用此种工程结构就可能因桩基承载力不足而出现突然垮塌事故，其后果可想而知。

在建工程在基桩抽检完成且未发现问题的情况下，便可进行上部结构施工。此阶段若出现基础沉降异常或被举报基桩有施工质量问题，则因桩顶不再裸露自由而不能采用常规低应变反射波法、声波透射波法进行桩身质量和完整性检测。虽然横向敲击桩顶上方的基础侧面也会在桩身产生轴向P波，并在遇到桩身缺陷或桩底时产生上行反射波，但从敲击点向上部结构传播的波在构件波阻抗变化处会产生下行反射波，使得从检测到的信号中难以方便、可靠地提取桩身完整性和长度的信息。即使是高桩承台基础，能够在其顶端与地面之间的桩侧安装传感器，也会因为难以消除桩顶上部结构反射波的影响，而使得对桩身可能存在的缺陷和桩底反射波的分析变得困难。

旁孔透射波法是一种桩基工程无损检测方法，主要用于确定既有工程桩底深度。现有交点法、校正法是以首至波走时沿深度确定两条拟合线为基础，通过该两拟合线的交点直接或对其修正后确定桩底深度。但现有方法仅针对既有工程桩底深度的检测，尚不能有效评估桩身完整性及缺陷类型。

通过对现有技术文献检索发现，中国专利文献号CN103953076A公开(公告)日2014.07.30，公开了一种基于旁孔透射波拐点法确定桩底深度的方法。但该方法仅能确定桩底深度，不涉及对桩身完整性的判断和缺陷类型的识别，然而桩基完整性的判断和缺陷类型的识别是桩基检测中的必测项目，对桩基及上部结构的安全性评价至关重要。杜烨等于2013在《上海交通大学学报》发表的《缺陷桩的旁孔透射波法检测分析原理》中提出了采用旁孔透射波法检测分析桩身缺陷原理。由于桩身缺陷形式多样，缺陷类型主要可分为缩颈类缺陷、扩径类缺陷、离析类缺陷，但该文仅针对桩身存在低速缺陷段这一种特殊缺陷形式进行分析，得到的分析方法不具有代表性，更无法对不同缺陷类型进行分辨和识别。

发明内容

本发明针对既有技术存在的上述不足，提出一种既有工程桩桩身完整性及缺陷类型的检测和判别方法。该方法不受上部结构对波形的影响，检测方便，通过首至波走时曲线形态即可判断桩身完整性并确定缺陷类型，分析方法简单而直观。对于无工程经验的技术人员也具有较好的可操作性，较好解决了目前既有工程桩难以确定桩身完整性及缺陷类型的难题。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明通过在桩侧钻孔后在探孔内检波，并根据不同深度信号沿深度生成时间-深度信号图，读取时间-深度信号图中各信号首至波走时并形成首至波走时曲线，通过首至波走时曲线形态特征判断桩身完整性及缺陷类型。

本发明具体包括以下步骤：通过在待检测的既有工程桩附近钻探孔、埋测管，并将管内注满清水；检测时先将检波器置于探孔测管口或管底，通过激振方式在工程桩上生成机械波的同时，在测管内检测振动信号，并且在一个激振-检波周期后将检波器的高度下降或提升0.2～1m，重复直至检波器置于钻孔底部或顶部以接收旁孔不同深度的信号，将不同深度信号沿深度布置为时间-深度信号图；读取时间-深度信号图中各信号首至波走时并形成首至波走时曲线，通过首至波走时曲线形态判断桩身完整性及缺陷类型。

所述的时间-深度信号图是将检波器接收的信号按检波深度布置在时间-深度坐标系中形成的图形。

所述的首至波走时曲线形态包括直线段、局部点落在直线段左侧、局部点落在直线段右侧、三折线四种形态，分别对应桩身完整性状态和缺陷类型为桩身完整、扩径类缺陷、缩颈类缺陷、离析类缺陷。

所述的局部点落在直线段左侧是指除局部点外首至波走时点呈一条直线段，局部点落在了直线段左侧区域；所述的局部点落在直线段右侧是指除局部点外首至波走时呈一条直线段，局部点落在了直线段右侧区域。

所述的三折线是由上下两段平行直线和中间连接段组成。