低应变桩身完整性检测行业严选

1、建筑基桩低应变检测技术化学工业部（郑州）基础工程研究检测中心杜思义1一类特制低应变法检测桩身完整性定义： 采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。试验过程及测试信号的评判应力波发射图t=2l/c2一类特制桩身完整性检测基本技能：一 掌握现场测试技术；二 能够正确分析判断桩身完整性。3一类特制一 现场测试技术 1.1熟悉仪器设备的原理、构造和操作 1.2正确安装传感器 1.3选择正确的敲击方式 1.4掌握不同敲击方式下出现的不同情况4一类特制二 分析判断桩身完整性 2.1熟悉一维波动理论； 2.2

2、熟悉各种桩型的施工工艺及具体施工情况； 2.3熟悉地质条件； 2.4了解现场测试情况。5一类特制1.1仪器设备的原理、构造和操作北京康科瑞武汉岩海北京康科瑞6一类特制加速度传感器速度传感器or电荷放大器a/d转换显示器存储器输出滤波、放大等仪器结构原理图7一类特制现场检测流通图8一类特制压电传感器构造9一类特制 传感器灵敏度：mv/g mv/（m/s） 特点：加速度传感器高频响应好、体积小、重量轻 影响因素：温度、湿度、横向灵敏度、电缆噪声、接地回路噪声10一类特制激振工具 力锤、力棒 工程塑料、高强尼龙、橡胶锤、铝锤、铁锤等 重量：几百克几百千克 锤垫 橡胶垫11一类特制1.2传感器的安装1

3、2一类特制桩头应按下列规定进行处理： （1） 凿去桩顶浮浆、清除松散或破损砼，使桩顶露出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净且无积水，最好采用便携式砂轮机等工具磨平； （2) 桩顶的材质、强度、截面尺寸应与原桩身基本等同。 (3) 对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电动锯将桩头锯平。 (4) 妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。测前准备：桩头处理测前准备：桩头处理13一类特制 1） 传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。 2） 实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3 半径处；空心桩的激振点与测量

4、传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2 处。传感器安装14一类特制rrr2315一类特制3 ）激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。4） 激振方向应沿桩轴线方向。5 ）瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。6） 稳态激振应在每一个设定频率下获得稳定响应信号，并应根据桩径、桩长及桩周土约束情况调整激振力大小。7）避免共振，加速度传感器谐振频率510hz16一类特制8） 对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应符合下列规定

5、： (1) 传感器安装点及其附近的表面应平整，其周围不得有缺损或裂缝； (2) 当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距离不应小于桩半径的二分之一。17一类特制激振设备 瞬态激振操作应通过现场试验选择不同材质的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄脉冲；工程塑料、尼龙、铝、铜、铁、橡胶 锤头的软硬或锤垫的厚薄能起到控制脉冲宽窄的作用； 锤头的质量和敲击力大小能起到控制力脉冲幅值的作用； 18一类特制1）检测前，应仔细检查和准备仪器，使测试系统各部分之间匹配良好。采用交流电源检测时，应有接地措施，严禁电源零线带电。2）应通过对比测试，选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器安装方式。测试技术

6、测试技术19一类特制 3）检测时，应合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、传感器灵敏度、模拟滤波、触发方式等，其中增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。 f 2 fc f =n.f 20一类特制冲击锤型大小对波形的影响冲击锤型大小对波形的影响（）（） 冲击锤型不合适冲击锤型不合适 （）（） 冲击锤型合适冲击锤型合适21一类特制4 )4 ) 每根桩的检测信号数量应符合下列规定： (1)根据桩直径大小，桩心对称布置24个测点，每个测点记录的有效信号数不宜少于3个； （2）不同测点所得到的信号一致性差时，应分析原因，增加检测点数量。22一类特制5)5) 检测时应随时检查采集信号的质量，可根据缺陷所

7、在位置的深浅，及时改变锤击脉冲宽度。当检测长桩的桩底反射信息或深部缺陷时，冲击入射波脉冲应较宽；当检测短桩或桩的浅部缺陷时，冲击入射波脉冲应较窄，同时采样时间间隔应较小。6 )6 )对检测信号宜作叠加平均处理，参与叠加平均处理的信号应不失真、无零漂现象，且信号数量不宜少于5个。23一类特制1.4不同敲击方式下出现的不同情况24一类特制1).模型桩概况n25一类特制1).模型桩概况26一类特制1).模型桩概况27一类特制2).测试曲线及分析2.1 锤击方式abc28一类特制2).测试曲线及分析2.1 锤击方式def29一类特制earth products china limited 2008-0

8、4-23khjdc:documents and settingszhsmy documents郑 州 考 核 低 应 变 考 核 考 核 基 地 pitpitw1.pitpit-w? 2003-2-1.000.001.002.003: # 44cm/sv 0.953 cm/s (0.906)g1a2008-04-21 15:21:14048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.400.000.400.803: # 56cm/sv 0.531 cm/s (0.531)g1b2008-04-21 15:22:400

9、481216202428323640 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.100.000.100.203: # 63cm/sv 0.180 cm/s (0.180)g1c2008-04-21 15:23:19048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.250.000.250.503: # 67cm/sv 0.447 cm/s (0.447)g1d2008-04-21 15:23:51048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 c

10、m)20.00 m (4800 m/s)-0.300.000.300.603: # 70cm/sv 0.563 cm/s (0.563)g1e2008-04-21 15:24:19048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.080.000.080.163: # 74cm/sv 0.158 cm/s (0.158)g1f2008-04-21 15:24:41048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)2).测试曲线及分析2.2 测试曲线

11、及分析30一类特制earth products china limited 2008-04-23khjdc:documents and settingszhsmy documents郑 州 考 核 低 应 变 考 核 考 核 基 地 pitpitw1.pitpit-w? 2003-2-0.600.000.601.203: # 204cm/sv 0.972 cm/s (0.934)g4a2008-04-21 15:40:36048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.200.000.200.402: # 7cm/

12、sv 0.305 cm/s (0.305)g4b2008-04-21 15:41:26048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.200.000.200.403: # 27cm/sv 0.380 cm/s (0.380)g4c2008-04-21 15:41:50048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.200.000.200.403: # 41cm/sv 0.345 cm/s (0.345)g4d2008-04-21 15:

13、42:32048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.250.000.250.503: # 53cm/sv 0.456 cm/s (0.456)g4e2008-04-21 15:42:550481216202428323640 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.080.000.080.163: # 60cm/sv 0.160 cm/s (0.160)g4f2008-04-21 15:43:15048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (

14、d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)2).测试曲线及分析2.2 测试曲线及分析31一类特制earth products china limited 2008-04-23khjdc:documents and settingszhsmy documents郑 州 考 核 低 应 变 考 核 考 核 基 地 pitpitw1.pitpit-w? 2003-2-0.800.000.801.602: # 160cm/sv 1.451 cm/s (1.445)g6a2008-04-21 15:49:25048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)

15、20.00 m (4800 m/s)-0.300.000.300.603: # 181cm/sv 0.501 cm/s (0.501)g6b2008-04-21 15:49:44048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.040.000.040.083: # 202cm/sv 0.073 cm/s (0.073)g6c2008-04-21 15:50:12048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.150.000.150.303

16、: # 3cm/sv 0.263 cm/s (0.263)g6d2008-04-21 15:51:01048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.300.000.300.603: # 25cm/sv 0.549 cm/s (0.549)g6e2008-04-21 15:51:460481216202428323640 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.080.000.080.163: # 38cm/sv 0.133 cm/s (0.133)g6f2008-04-

17、21 15:52:09048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)2).测试曲线及分析2.2 测试曲线及分析32一类特制earth products china limited 2008-04-23khjdc:documents and settingszhsmy documents郑 州 考 核 低 应 变 考 核 考 核 基 地 pitpitw1.pitpit-w? 2003-2-1.000.001.002.003: # 138cm/sv 0.789 cm/s (0.737)g7a2008-04-21 15:53

18、:38048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.500.000.501.003: # 158cm/sv 0.838 cm/s (0.837)g7b2008-04-21 15:54:19048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.200.000.200.403: # 180cm/sv 0.320 cm/s (0.320)g7c2008-04-21 15:54:49048121620242832364044 mx 3 l/d=40

19、 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.200.000.200.403: # 201cm/sv 0.378 cm/s (0.378)g7d2008-04-21 15:55:20048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.250.000.250.503: # 2cm/sv 0.413 cm/s (0.411)g7e2008-04-21 15:55:45048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)-0.100.000

20、.100.203: # 24cm/sv 0.165 cm/s (0.165)g7f2008-04-21 15:56:06048121620242832364044 mx 3 l/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4800 m/s)2).测试曲线及分析2.2 测试曲线及分析33一类特制3).讨论earth products china limited 2008-04-23khjdpit-w? 2003-2-0.400.000.400.802: # 285cm/sv 0.645 cm/s (0.645)g5b2008-04-21 16:14:070481216202428323640

21、mx 5 l/d=33 (d=60 cm)20.00 m (4800 m/s)低应变桩基完整性检测附图低应变桩基完整性检测附图1site:rspile:g1diameter:500mmintension:c20wavespeed:4.80km/sdate:200804210.006.0012.0018.0024.00t(ms)site:rspile:g4diameter:500mmintension:c20wavespeed:4.80km/sdate:200804210.006.0012.0018.0024.00t(ms)site:rspile:g5diameter:500mmintensio

22、n:c20wavespeed:4.80km/sdate:200804210.006.0012.0018.0024.00t(ms)site:rspile:g6diameter:500mmintension:c20wavespeed:4.80km/sdate:200804210.006.0012.0018.0024.00t(ms)site:rspile:g7diameter:500mmintension:c20wavespeed:4.80km/sdate:200804210.006.0012.0018.0024.00t(ms)34一类特制3).讨论earth products china limi

23、ted 2008-04-23khjdc:documents and settingszhsmy documents郑州考核低应变考核考核基地pitpitw1.pit pit-w? 2003-2-0.050.000.050.103: # 157cm/sv 0.099 cm/s (0.326)g8c2008-04-21 15:57:572w 3.58 m 601 hz04812162024283236 ml/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4300 m/s)35一类特制3).讨论earth products china limited 2008-04-23khjdc:document

24、s and settingszhsmy documents郑州考核低应变考核考核基地pitpitw1.pit pit-w? 2003-2-0.200.000.200.403: # 28cm/sv 0.323 cm/s (0.323)g3b2008-04-21 15:37:370481216202428323640 ml/d=40 (d=50 cm)20.00 m (4300 m/s)36一类特制4).结语37一类特制二 分析判断桩身完整性 2.1 一维波动理论；38一类特制 2.2各种桩型的施工工艺及具体施工情况 沉管灌注桩质量通病 钻(冲)孔灌注桩质量通病 人工挖孔桩质量通病 载体桩质量通病

25、 挤扩支盘桩质量通病 预制钢筋混凝土桩质量通病 钢桩质量通病 其他39一类特制（1） 采用加速度传感器时，可选择小于10hz的高通滤波和大于2000hz的低通滤波对积分后的速度信号进行处理。（2） 采用速度传感器时，可选择小于20hz的高通滤波和大于1000hz的低通滤波对速度信号进行处理。2.3检测数据的分析与判断2.3.1信号处理40一类特制（3） 当桩底信号较弱时，可采用指数放大，指数放大倍数以210倍为宜，被放大的信号幅值不应大于入射波的幅值，进行指数放大后的波形应基本回零。（4）当需要时，可使用旋转处理功能，使测试波形尾部基本位于零线附近。41一类特制 2.3.2应根据应力波理论对检

26、测信号进行分析。 （1）信号分析前，首先应确定桩基工程的纵波波速平均值。对工程地质条件相近、成桩工艺相同、同一单位施工的桩基，确定其桩基工程的纵波波速平均值时，应符合下列规定： 参加统计计算的桩应为类桩，数量不应少于5根；42一类特制纵波波速时域计算示意图43一类特制纵波波速频域计算示意图44一类特制 纵波波速值与平均值之差的绝对值大于平均值的5者，不得参与统计。 纵波波速平均值cm按下式计算： cmcin 式中:n一统计纵波波速平均值所用的被检测桩的数量；45一类特制（2）桩的测试信号符合下列要求，判为一类桩：（1）有明确的桩底反射信号；（2）除冲击入射波和桩底反射波外，在桩底反射波到达前，

27、基本无反射波发生；（3）实测纵波波速在正常的范围内。 (4)桩底谐振峰排列整齐等间距f=c/2l46一类特制扩颈桩应判为类桩。桩身某部分阻抗增大（强度增加或截面积增大），会产生与入射波相位相反的反射波。（a）单界面扩颈反射波示意图47一类特制(b)扩颈-还原反射波示意图48一类特制（3）桩底反射波与入射波相位相同，且能判定为桩底存在虚土或沉渣时，应判为类桩或类桩。（4）检测信号显示桩身存在缺陷时，应根据缺陷反射波的幅值和相位、缺陷的深度位置、施工资料、工程地质资料、设计资料，结合经验综合分析缺陷严重程度，确定桩的类别。49一类特制（5） 桩身缺陷位置可按下式估算： licmti2 式中:li一

28、测点至桩身第i个缺陷的距离； ti桩身第i个缺陷的反射波波峰与入射波波峰对应的时差）。桩身缺陷位置也可用振幅谱上峰间频差进行估算： licmfi250一类特制缺陷位置计算示意图51一类特制缺陷桩纵波波速计算示意图（时域）缺陷位置计算示意图52一类特制缺陷桩纵波波速计算示意图（频域）缺陷位置计算示意图53一类特制（6）当测试信号出现以下情况之一时，宜判为类桩： a未见到桩底反射，却出现周期性的同相反射波； b未见到桩底反射，却在2lc时刻前出现幅值较大的反射波，且反射波与入射波同相位。54一类特制(7)对于混凝土灌注桩，注意区分缓变形后阻抗突变处的反射和扩径突变处的二次反射。(8)对于堪岩桩，桩

29、底反射时域信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时，应采取其他方法核验。(9) 桩头疏松或桩身有浅部缺陷时，宜处理后重新检测。55一类特制 (10)对于夯扩桩，人工挖孔、钻孔扩底桩，沉管灌注复打桩，应考虑桩的截面变化对测试结果的影响，综合分析波形，确定所检测桩的类别。56一类特制(11)出现下列情况之一时，桩身结构完整性评价应结合其它检测方法进行： （1）反射信号复杂，无规律，无法对其进行准确评价； （2）桩身界面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩；57一类特制低应变测试信号解读58一类特制 测试实例与常见情况59一类特制 t = 2l/c v(mm/s) t(ms) 完整桩典型时域/频域信号特征 5f v ( mm/ s ) 3 0 0 f ( h z ) 0 6 0 0 9 0 0 1 2 0 0 1 5 0 0 60一类特制低应变法适用条件和应用中应注意的问题理论基础： （振动）平截面一维弹性均匀细长杆桩径限制不能过大 设计桩身截面宜基本规则 缺陷的难定量与类型难区分 最大有效检测深度受限制 不能用波速推定桩身混