ВИЗНАЧЕННЯ ГЛИБИНИ ЗАНУРЕННЯ ПАЛЬ В ГРУНТ ІМПУЛЬСНОЮ МЕТОДОМ. ТЕХНІЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ (витяг з ТР 81-98)
Технічні рекомендації поширюються на роботи, пов'язані з контролем глибини занурення забивних паль при влаштуванні фундаментів для нового будівництва, реконструкції та ремонту промислових, житлових і громадських будівель.
Технічні рекомендації поширюються також на роботи по визначенню довжини занурення цільних залізобетонних паль при влаштуванні пальових фундаментів для виявлення фактичних відміток закладення паль в грунт при відсутності технічної документації на палі поле і з метою контролю відповідності глибини занурення паль проектних позначок.
Спосіб імпульсної рефлектометрии проводять за допомогою малого вимірювача неоднорідностей ліній Р5-12 наносекундного діапазону
У рекомендаціях представлені: сутність імпульсного методу, засоби контролю і вимоги до них, виробництво вимірювань глибини занурення паль, технічне обслуговування, правила зберігання і транспортування.
1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
1.1. Технічні рекомендації поширюються на роботи, пов'язані з контролем глибини занурення забивних паль при влаштуванні фундаментів для нового будівництва, реконструкції та ремонту промислових, житлових і громадських будівель.
1.2. Технічні рекомендації поширюються також на роботи по визначенню довжини занурення цільних залізобетонних паль при влаштуванні пальових фундаментів для виявлення фактичних відміток закладення паль в грунт при відсутності технічної документації на палі поле і з метою контролю відповідності глибини занурення паль проектних позначок.
1.3. До початку інструментальних вимірювань необхідно мати відомості про інженерно-геологічну будову ділянки майданчика будівництва, а також форми, номінальні розміри, класи бетону по міцності і типи армування застосованих на об'єкті паль.
При цьому характеристика типів паль в досліджуваному пальовій поле має містити відомості:
однотипності паль в межах пальового поля або куща;
наявність (відсутність) металевого вістря у паль;
то ж, скоб або штирів на бічній поверхні паль.
1.4. Зазначені відомості необхідні для розшифровки результатів вимірювання довжини зануреної палі в грунті, а саме:
наявність скоб на бічній поверхні палі при певних грунтових умовах дає на вимірювальній апаратурі додатковий відбитий сигнал, а відсутність металевого вістря у паль ускладнює проходження відбитого імпульсу.
1.5. Інженерно-геологічна характеристика літологічного розрізу повинна відображати електричну однорідність (неоднорідність) грунтів в плані і по глибині в межах досліджуваного пальового поля та містити відомості про наявність прошарків слабких сільносжімаемих грунтів, в т.ч. суглинків і супісків вологих і водонасичених, пісків дрібних і пилуватих сільноувлажненних, пливунів, сапропелей, торфів і заторфованних грунтів.
1.6. Імпульсний метод визначення глибини занурення паль в ґрунті непридатний:
при високих значеннях питомої електричного опору ґрунтів, порівнянних з електропровідністю бетону, наприклад, в сипучих пісках;
для залізобетонних паль, армованих не на повну довжину;
для залізобетонних паль, перекритих монолітними ростверком зі зварюванням арматури;
для складових залізобетонних паль;
для металевих паль.
1.7. Точність глибини занурення паль завдовжки до 12 м імпульсним методом становить ± 5%.
2. СУТНІСТЬ ІМПУЛЬСНОГО МЕТОДУ
2.1. Спосіб імпульсної рефлектометрии проводять за допомогою малого вимірювача неоднорідностей ліній Р5-12 наносекундного діапазону (рис.1). Він призначається для проведення вимірювань на коаксіальних кабельних мережах з метою визначення відстані до неоднорідностей хвильового опору. Загальний вигляд палі представлений на рис.2, загальний вигляд вимірювача Р5-12 - на рис.3. Основні технічні дані вимірювача неоднорідностей ліній Р5-12:
2.2. Метод імпульсної рефлектометрии заснований на посилці в вимірювану лінію зондуючого імпульсу, яке розповсюджується за лінії з певною швидкістю, що відбивається від неоднорідностей хвильового опору та вертається до місця, звідки він посланий. Зондувальний імпульс і відбиті сигнали будуть відтворюватися на індикаторі з тимчасової розгорткою в променях. Сигнали, що відображаються від неоднорідностей хвильового опору, будуть зміщені в часі щодо зондуючого імпульсу в залежності від відстані до неоднорідності.
2.3. При проведенні вимірювань хвилевід, за яким надсилається зондує імпульс і повертається відбитий сигнал, являє собою систему: провідник (металева арматура палі) - ізолятор (бетонна оболонка палі) - провідник (електропровідний грунт навколо палі). Зазначений хвилевід ідентичний коаксіальної кабельної ланцюга електропостачання. При цьому вістря палі моделює обрив кабелю.
2.4. Відповідно до положення відбитих сигналів щодо фронту зондуючого сигналу визначається відстань до неоднорідності:
де - відстань до неоднорідності (обриву хвилеводу);
- швидкість поширення електромагнітної хвилі в лінії;
- час поширення до неоднорідності;
- швидкість поширення електромагнітної хвилі у вільному просторі, яка приймається 300000 км / с;
- коефіцієнт укорочення електромагнітної хвилі в вимірюваної середовищі.
2.5. Коефіцієнт відбиття від дискретної неоднорідності в нашому випадку має такий вираз:
де - модуль коефіцієнта відбиття;
; - спектральні функції відбитого і зондуючого сигналу в місці неоднорідності.
2.6. Ефективність методу різко знижується при наявності в середовищі складних неоднорідностей, що слідують один за одним у кількох протяжних неоднородностях хвильового опору, плавної зміни хвильового опору в вимірюваної середовищі, реактивних опорів та ін.
де - довжина лінії;
- швидкість поширення електромагнітної хвилі в вимірюваної середовищі.
2.8. Найвища частота спектра зондуючого сигналу, який пролунає індикаторним пристроєм імпульсного рефлектометра, визначає широкополосность вимірювача, тобто діапазон частот, в якому вимірювання залишаються достовірними.
Широкополосность вимірювача при зондуванні перепадом напруги визначається з виразу:
де - час наростання перехідної характеристики (апаратурною функції).
Широкополосность імпульсного рефлектометра визначає роздільну здатність як за величиною неоднорідності (амплітудне дозвіл, чутливість), так і по мінімальному відстані між сусідніми неоднородностями (тимчасове, просторове дозвіл).
Різниця по амплітуді обмежена рівнем власних шумів вимірювача і залежить від часу наростання перехідної характеристики і тривалості зондуючого імпульсу.
Зменшення рівня шуму істотно підвищує амплитудную роздільну здатність імпульсного рефлектометра.
2.10. При наявності в вимірюваної середовищі декількох неоднорідностей може виявитися, що відстань між сусідніми неоднородностями настільки мало, що відбиті від них сигнали накладаються один на одного. Дві неоднорідності будуть спостерігатися окремо, якщо відстань між сусідніми неоднородностями:
при зондуванні перепадом;
Зондувальний сигнал, проходячи по вимірюваної середовищі, спотворюється тим більше, чим більший об'єм її і менше поперечні розміри (чим менше її смуга пропускання).
Якщо смуга пропускання середовища більше найвищої частоти спектра зондуючого сигналу, то втратами електромагнітної енергії на активних параметрах середовища (поздовжньому опорі і поперечної провідності) можна знехтувати.
При вимірах в таких середовищах форма і величина відбитого сигналу змінюються незначно.
При виборі форми зондуючого сигналу виходять з допустимих спотворень його в кабелі, що визначаються частотної характеристикою загасання (втратами):
де - коефіцієнт передачі середовища;
- частотно-залежний коефіцієнт загасання на одиницю вимірюваного середовища;
2.11. Інструментальна похибка рефлектометра при вимірюванні визначається похибкою калібрування шкали відстані і погрішністю визначення та встановлення коефіцієнта укорочення електромагнітної хвилі в вимірюваної середовищі. Дана похибка при вимірюванні коефіцієнта відбиття визначається похибкою калібрування шкали коефіцієнта відображення (відносини амплітуд). У середовищах з втратами виникають додаткові похибки при вимірюванні відстані і неоднорідності за рахунок спотворення форми і величини відбитого сигналу.
Наявність декількох неоднорідностей в вимірюваної середовищі при поділі їх на рефлектограмме призводить до зниження точності визначення параметрів далеких неоднорідностей. На похибка вимірювання відстані (довжини палі) впливає і характер неоднорідностей; в разі неоднорідності у вигляді послідовної ємності в середовищі відбитий сигнал має плавно наростаючий фронтальний ділянку, тому похибка визначення відстані залежить від величини ємності і перевищує номінальне значення похибки калібрування. Похибка конкретної неоднорідності повинна розглядатися в кожному випадку окремо, з урахуванням всіх вищевикладених впливають і визначальних чинників.