《桩基动测检测讲义》ppt课件

1、中铁一局沪昆客专长昆湖南段八标基桩检测培训中铁一局沪昆客专长昆湖南段八标基桩检测培训低应变反射波法低应变反射波法 胡庆勋胡庆勋 编著编著 二一一年四月二一一年四月国内低应变法遵照的规范、规程国内低应变法遵照的规范、规程1、铁路工程基桩检测技术规程、铁路工程基桩检测技术规程TB10218-20212、公路工程基桩动测技术规程、公路工程基桩动测技术规程JTG/TF81-01-20043、建筑基桩检测技术规范、建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003目目 录录 一、适用范围目的一、适用范围目的 二、实际根底二、实际根底 三、仪器设备三、仪器设备 四、现场检测技术四、现场检测技术 五、检测数据分析与

2、断定五、检测数据分析与断定 六、检测报告六、检测报告 七、工程实例七、工程实例低应变反射波法低应变反射波法 一、适用范围目的一、适用范围目的 本方法是经过分析实测桩顶速度呼应信号的特征来检测桩身的完好性，断本方法是经过分析实测桩顶速度呼应信号的特征来检测桩身的完好性，断定桩身缺陷性质、位置及影响程度，判别桩端嵌固情况。定桩身缺陷性质、位置及影响程度，判别桩端嵌固情况。 根本原理：在桩身顶部进展竖向激振，弹性波沿桩根本原理：在桩身顶部进展竖向激振，弹性波沿桩身向下传播。当桩身存在明显波阻抗差别的界面如身向下传播。当桩身存在明显波阻抗差别的界面如桩底、断桩和严重离析等部位或桩身截面积变化桩底、断桩

3、和严重离析等部位或桩身截面积变化如缩颈或扩颈部位，将产生反射波。经接纳放大、如缩颈或扩颈部位，将产生反射波。经接纳放大、滤波和数据处置，可识别来自不同部位的反射信息，滤波和数据处置，可识别来自不同部位的反射信息，据此计算桩身波速、判别桩身完好性及混凝土质量，据此计算桩身波速、判别桩身完好性及混凝土质量，还可以根据视波速偏高对桩的实践长度加以核对。还可以根据视波速偏高对桩的实践长度加以核对。 经过反射波相位特征来经过反射波相位特征来判别桩身缺陷的详细类型判别桩身缺陷的详细类型具有一定困难。因此本方具有一定困难。因此本方法在运用中应结合工程地法在运用中应结合工程地质资料、施工技术资料质资料、施工技

4、术资料异常情况、桩型、施异常情况、桩型、施工工艺等资料，经过综合工工艺等资料，经过综合分析来对桩身的缺陷及类分析来对桩身的缺陷及类型作出定性断定。型作出定性断定。二、实际根底二、实际根底 基桩质量是动摇实际为根底的，基桩质量是动摇实际为根底的，根据根本假定条件，将桩简化为一维弹根据根本假定条件，将桩简化为一维弹性直杆建立力学模型进展计算。性直杆建立力学模型进展计算。 1 1、假设条件：、假设条件： 1 1视桩为一维弹性直杆；视桩为一维弹性直杆； 2 2假定基桩为均质资料构成，假定基桩为均质资料构成，其各物理参数如弹性模量、质量密度为其各物理参数如弹性模量、质量密度为常数及向同性，且横截面在受力

5、时常数及向同性，且横截面在受力时坚持平面刚体；坚持平面刚体； 3 3忽略了桩的内外阴尼和外表忽略了桩的内外阴尼和外表摩擦力的影响，桩周土对桩的约束和支摩擦力的影响，桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹簧替代。承作用，集中由桩底的一个弹簧替代。 2 2、建立动摇方程略、建立动摇方程略 3 3、动摇方程的解、动摇方程的解 f =fn+1f =fn+1fn= Vc / 2L fn= Vc / 2L n=0, 1, 2, n=0, 1, 2, 根据频率和周期的关系得到：根据频率和周期的关系得到： Vc= 2L Vc= 2L f =2L/ f =2L/ T T 瞬态动测法，就是根据一维弹性杆纵

6、向振动瞬态动测法，就是根据一维弹性杆纵向振动的这一特性，利用传播周期的这一特性，利用传播周期T T或各阶频率间隔或各阶频率间隔f f、纵应力波、纵应力波VcVc和桩长和桩长L L三个参数之间的固定关三个参数之间的固定关系，作为桩基质量检验的重要根据之一。三个参系，作为桩基质量检验的重要根据之一。三个参数之中，只需知道两个就可以确定出第三个。数之中，只需知道两个就可以确定出第三个。三、仪器设备 1检测系统包括信号采集及处置仪、传感器、激振设备和公用附件。 2信号采集及处置仪规定 1数据采集安装的模-数转换器不得低于12位。 2采样间隔宜为10500s,可调。 3单通道采样点不少于1024点。 4

7、放大器增益宜大于60dB，可调，线性度良好。 5多通道采集系统具有一致性，基振幅偏向应小于3%，相位偏向应小于0.1ms。 3传感器的性能规定 1传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频带范围。 2加速度传感器的电压灵敏度应大于100mV/g，量程不小于50g。速度传感器的灵敏度不小于300mV/cms-1 30Hz，传感器灵敏度选择原那么在满足频响范围的前提下，尽能够地选择灵敏度较高的传感器。 3加速度传感器的安装谐振频率应大于10kHz，速度传感器的安装谐振频率应大于1.5kHz。 4 4激振设备的规定激振设备的规定 根据桩型和检测目的，激

8、振设备采用不同材根据桩型和检测目的，激振设备采用不同材质和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率质和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率和能量。和能量。四、现场检测技术四、现场检测技术 1 1检测前预备任务检测前预备任务 1 1进展现场调查，搜集工程地质资料、进展现场调查，搜集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等，了解基桩设计图纸和施工记录、监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，明确施工工艺及施工过程中出现的异常情况，明确被检测桩号。被检测桩号。 搜集工程地质资料了解桩和桩周土的刚度比搜集工程地质资料了解桩和桩周土的刚度比大小、桩侧土阻尼大小、影响波形特征、影响检大

9、小、桩侧土阻尼大小、影响波形特征、影响检测深度，采取适当的措施，协助正确地进展波行测深度，采取适当的措施，协助正确地进展波行分析。分析。 基桩设计图纸：了解桩型、设计砼强度、承基桩设计图纸：了解桩型、设计砼强度、承载力、根底类型，分析缺陷影响程度时参考。载力、根底类型，分析缺陷影响程度时参考。 施工记录和监理日志：施工记录和监理日志： 了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，做到有的放矢，最终尽能够正确地分析出缺陷的做到有的放矢，最终尽能够正确地分析出缺陷的类型。类型。 明确被检测桩号：不能张冠李戴，呵斥被动。明确被检测桩号：不能张冠李戴，呵斥被动。 2

10、 2根据现场实践情况选择适宜的激振根据现场实践情况选择适宜的激振设备、传感器及检测仪，检查测试系统各设备、传感器及检测仪，检查测试系统各部分之间能否衔接良好，确认整个测试系部分之间能否衔接良好，确认整个测试系统处于正常任务形状。统处于正常任务形状。 激振设备：力锤、力棒；激振设备：力锤、力棒； 锤头或锤垫资料锤头或锤垫资料选用工程塑料、高强度尼龙、铝、铜、铁、锤垫选用工程塑料、高强度尼龙、铝、铜、铁、锤垫用橡皮；锤的质量从几百克到几十千克。用橡皮；锤的质量从几百克到几十千克。 激振设备选择：根据检测对象，短桩和浅激振设备选择：根据检测对象，短桩和浅部缺陷的桩，选用刚度较大的锤，产生的入射波部缺

11、陷的桩，选用刚度较大的锤，产生的入射波的脉冲较窄，频率较高，分辨率高。缺陷：能量的脉冲较窄，频率较高，分辨率高。缺陷：能量衰减快，检测深度小。长桩和深部缺陷的桩，选衰减快，检测深度小。长桩和深部缺陷的桩，选用刚度较小的锤，入射波的脉冲较宽，频率较低，用刚度较小的锤，入射波的脉冲较宽，频率较低，传播间隔较大，检测深度大。缺陷：分辨率较低，传播间隔较大，检测深度大。缺陷：分辨率较低，较小缺陷发现不了。较小缺陷发现不了。 3 3桩顶应凿至新颖混凝土面，并用打磨机桩顶应凿至新颖混凝土面，并用打磨机将测点和激振点磨平。将测点和激振点磨平。 桩顶面条件的好坏直接影响测试信号的质量桩顶面条件的好坏直接影响测

12、试信号的质量和对桩身完好性断定的准确性，要求被检桩的桩和对桩身完好性断定的准确性，要求被检桩的桩顶面混凝土质量、截面尺寸与桩身设计条件根本顶面混凝土质量、截面尺寸与桩身设计条件根本一样，并且干净无积水。一样，并且干净无积水。 灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的安装及锤击所产生的弹性波在桩顶部分的传播，的安装及锤击所产生的弹性波在桩顶部分的传播，因此必需去除干净，以显露干净的混凝土外表为因此必需去除干净，以显露干净的混凝土外表为准。准。 预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结合密实时，可不进展处置，假设有松动和破损

13、景合密实时，可不进展处置，假设有松动和破损景象，必需用电锯截除，不可凿除；象，必需用电锯截除，不可凿除； 检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台断开，防止因垫层或承台衔接呵斥波的散射，使断开，防止因垫层或承台衔接呵斥波的散射，使波形复杂化。波形复杂化。 测点和激振点磨平问题。测点和激振点磨平问题。 4 4应丈量并记录桩顶截面尺寸。应丈量并记录桩顶截面尺寸。 确定检测点数确定检测点数 目的目的 协助分析判别协助分析判别 5 5混凝土灌注桩的检测宜在成桩混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d14d以后进展。以后进展。 建立部和铁道部规定：至少到达设计强度的建立部和铁

14、道部规定：至少到达设计强度的70%70%，且不小于且不小于15MPa.15MPa. 6 6打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完后进展。后进展。1 1、会对周围产生不同程度的挤土效应，严重的将会引起土体隆、会对周围产生不同程度的挤土效应，严重的将会引起土体隆起和接桩部分脱焊；起和接桩部分脱焊； 基坑开挖呵斥土体应力释放、土体基坑开挖呵斥土体应力释放、土体2 2、基坑开挖后检测、基坑开挖后检测 位移位移 桩倾斜、断裂；桩倾斜、断裂； 开挖过程中，机械对桩的破坏。开挖过程中，机械对桩的破坏。 防止超灌部分的质量防止超灌部分的质量3 3、应在桩顶设计标高检测、应

15、在桩顶设计标高检测 问题呵斥误判问题呵斥误判 后期开挖桩头处置对桩身的破坏后期开挖桩头处置对桩身的破坏 2传感器安装规定 1传感器的安装可采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应结实，并与桩顶面垂直。 传感器安装的好坏对采集信息的影响很大，粘结层应能够薄。传感器底面与桩顶应严密接触，不得用手接触传感器，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。 2 2对混凝土灌注桩，传感器宜安装在距桩对混凝土灌注桩，传感器宜安装在距桩中心中心2/32/3半径处，传感器与激振点的间隔桩不宜小半径处，传感器与激振点的间隔桩不宜小于于1/21/2半径，且避开钢筋笼主筋的影响。半径，且避开钢筋笼主筋的影响。 3 3当桩径当桩

16、径D800mmD800mm时应设置时应设置2 2个测点；当桩个测点；当桩径径800800D1250mmD1250mm时应设置时应设置3 3个测点；当桩径个测点；当桩径12501250D D2000mm2000mm时应设置时应设置4 4个测点。个测点。 4 4对预应力混凝土管桩应在两条相互垂直的对预应力混凝土管桩应在两条相互垂直的直径上各布置直径上各布置2 2个测点。个测点。 3 3激振时的规定激振时的规定 1 1混凝土灌注桩、混凝土预制桩的激振点宜在混凝土灌注桩、混凝土预制桩的激振点宜在桩顶中心部位；预应力混凝土管桩的激振点和传感器桩顶中心部位；预应力混凝土管桩的激振点和传感器安装点与桩中心连

17、线的夹角应为安装点与桩中心连线的夹角应为9090。 2 2激振锤和激振参数宜经过现场对比实验选定。激振锤和激振参数宜经过现场对比实验选定。短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振；长短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。 3 3采用力棒激振时，应自在下落；采用力锤敲采用力棒激振时，应自在下落；采用力锤敲击时，应使其作用力方向与桩顶面垂直。击时，应使其作用力方向与桩顶面垂直。 4 4检测任务规定检测任务规定

18、1 1采样频率和最小的采样长度应根据桩长和波采样频率和最小的采样长度应根据桩长和波形分析确定。形分析确定。 采样点数不少于采样点数不少于10241024点，采样间隔为点，采样间隔为10-500s10-500s。 对于时域信号，采样频率越高，那么采集数字信号对于时域信号，采样频率越高，那么采集数字信号越接近模拟信号，越有利于缺陷位置的判别。时域记越接近模拟信号，越有利于缺陷位置的判别。时域记录的时间段长度应不小于录的时间段长度应不小于2L/C+5ms2L/C+5ms，幅频信号分析的，幅频信号分析的频率范围上限不应小于频率范围上限不应小于2000Hz2000Hz。 2各测点的反复检测次数不应少于3

19、次，且检测波形具有良好的一致性。 3当干扰较大时，可采用信号加强技术进展反复激振，提高信噪比；当信号一致性差时，应分析缘由，排除人为和检测仪器等干扰要素，重新检测。 4对存在缺陷的桩应改动检测条件反复检测，相互验证。 位置 仪器 人员 五、检测数据分析与断定 1桩身完好性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合施工情况工艺、成孔及灌注记录等、岩土工程勘察资料和波形特征等要素进展综合分析断定。 2桩身波速平均值确实定 1当桩长知、桩端反射信号明显时，选取一样条件下不少于5根类桩的桩身波速按下式计算其平均值：式中cm桩身波速平均值(m/s);Ci第i根桩的桩身波速计算值m/s；L完好桩桩长m；T

20、 时域信号第一峰与桩端反射波峰间的时间差(ms)；f幅频曲线桩端相邻谐振峰间的频差Hz，计算时不宜取第一与第二峰；n基桩数量n5。fLTL220002CiniimCnC11 2 2当桩身波速平均值无法按上款确定当桩身波速平均值无法按上款确定时，可根据本地域一样桩型及施工工艺的其时，可根据本地域一样桩型及施工工艺的其他桩基工程的测试结果，并结合桩身混凝土他桩基工程的测试结果，并结合桩身混凝土强度等级与实际阅历综合确定。强度等级与实际阅历综合确定。 不同混凝土强度等级的反射波波速阅历值不同混凝土强度等级的反射波波速阅历值 留意：预制桩在空气中测得速度要比在土留意：预制桩在空气中测得速度要比在土中测

21、得的速度高。中测得的速度高。 3桩身缺陷位置按以下公式计算式中x测点至桩身缺陷之间的间隔m；tx时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差ms；fx幅频曲线所对应缺陷的相邻谐振峰间的频差Hz；C桩身波速(m/s)，无法确定时用cm值替代。xfCC21t20001 4 4混凝土灌注桩采用时域信号分析时，应结合有混凝土灌注桩采用时域信号分析时，应结合有关施工和岩土工程勘察资料，正确区分由扩径处产关施工和岩土工程勘察资料，正确区分由扩径处产生的二次同相反射与因桩身截面渐扩后急速恢复至生的二次同相反射与因桩身截面渐扩后急速恢复至原桩径处的一次同相反射，以防止对桩身完好性的原桩径处的一次同相反射，以防止对桩

22、身完好性的误判。留意：土层影响会出现此情况。误判。留意：土层影响会出现此情况。 5 5对于嵌岩桩，当桩端反射信号为单一反射波且对于嵌岩桩，当桩端反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同相时，应结合岩土工程勘察和设与锤击脉冲信号同相时，应结合岩土工程勘察和设计等有关资料以及桩端同相反射波幅的相对高低来计等有关资料以及桩端同相反射波幅的相对高低来推断嵌岩质量，必要时采取其他适宜方法进展核验。推断嵌岩质量，必要时采取其他适宜方法进展核验。6 6桩身完好性的分析当出现以下情况之一时，宜结桩身完好性的分析当出现以下情况之一时，宜结合其他检测方法：合其他检测方法： 1 1超越有效检测长度范围的超长桩，其测试

23、信超越有效检测长度范围的超长桩，其测试信号不能明确反映桩身下部和桩端情况。号不能明确反映桩身下部和桩端情况。 2 2桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩。凝土灌注桩。 3 3当桩长的推算值与实践桩长明显不符，且又当桩长的推算值与实践桩长明显不符，且又缺乏相关资料加以解释或验证。缺乏相关资料加以解释或验证。 4 4实测信号复杂、无规律，无法对其进展准确实测信号复杂、无规律，无法对其进展准确的桩身完好性分析和评价。的桩身完好性分析和评价。 5 5对于预制桩，时域曲线在接头处有明显反射，对于预制桩，时域曲线在接头处有明显反射，但又难以断定是断裂错位还是接桩不良。但又难以断定是断裂错位还是接桩不良。 7 7桩身完好性类别断定的原那么桩身完好性类别断定的原那么 1 1类桩：类桩：2L/C2L/C时辰前无缺陷反射波，有桩底时辰前无缺陷反射波，有桩底反射波；桩底谐振峰陈列根本等间隔，其相邻频差反射波；桩底谐振峰陈列根本等间隔，其相邻频差f=C/2Lf=C/2L。 2 2类桩：类桩： 2L/C 2L/C时辰前出现细微缺陷反射波