基桩完整性检测技术及方法

基桩完整性检测技术及方法第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题运动方程连续方程应力—应变关系§5-1一维波动理论简介杆单元受力如图所示，(拉应力、拉应变为正，沿x方向质点速度为正，）5.1.1一维波动理论§5-1一维波动理论简介5.1.1一维波动理论运动方程(牛顿定律）连续方程应力—应变关系(5-4)二次偏微分方程波动解的形式表示右行及左行波，以右向为坐标轴方向。分析以下几种情况下的波传播情形，任意位置、时刻可看作这两种行波的叠加。(5-5)(5-1)(5-2)(5-3)tx入射波反射波透射波121分别是杆的密度、纵波速、截面积§5-1一维波动理论简介当阻抗变小时，

符号相同，即反射波的质点速度与入射波质点速度相位相同当阻抗变大时，

符号相反，即反射波的质点速度与入射波质点速度相位相反§5-1一维波动理论简介5.1.2多次反射交界面反射波多次反射问题tx入射波第一次反射透射波12分别是杆的密度、纵波速、截面积第二次反射应力波在波阻抗不同的介质交界面处会多次反射，反射波是等时距。扩径缩径第一次反射第二次反射第三次反射§5-1一维波动理论简介5.1.2多次反射第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题§5-2波动理论在基桩检测中应用敲击桩端面产生应力波，应力波在向下传播过程在波阻抗变化交界面会发生反射、透射，根据反射波的走时及反射波质点速度相位变化来确定反射面的位置及阻抗变化（增大、减少），该检测方法也称为敲击—回波法，由于桩体应变很小，相对重锤敲击，完整性检测法也称低应变检测法。桩在自由端5.2.1应力波在自由端完整桩中的传播入射脉冲桩底第一次反射桩底第二次反射自由或软弱端(土体相对桩材料）的相邻反射波相位相同5.2.2应力波在固定端完整桩中的传播TVL桩嵌岩入射脉冲桩底第一次反射桩底第二次反射坚硬(土体相对桩材料）或固定端的相邻反射波相位相反5.2.3应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩截面减小阻抗减小处的相邻反射波相位相同5.2.4应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩缩径第一交界面反射第二交界面反射桩底反射5.2.5应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩扩径第一交界面反射第二交界面反射桩底反射5.2.6反射波法的检测原理

通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面（即波阻抗发生变化）时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值、相位和波形特征，得出桩缺陷的大小、性质、位置等信息，最终对桩基的完整性给予评价。5.2.7工程中桩体可能的异常第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题5.土3.闲1漂传感燃器—域—加豆速度芹计、刊速度础计5.帆3.兰2旧振源5.畏3.糊3传伙感器峡布置§5伍-3顺低帅应变黎检测饺方法（a）周象边压钻缩式糖（b）中胜心压册缩式胃（c）倒李置式境中心议压缩世式（d）环乱形剪值切式驻（e）三羽角剪兽切式s——墨弹簧M——计质量康块P——待压电牢片C——翠导线B——愧基座加速系度计加速役度传遣感器毯质量派较小正，且根弹簧烫刚度嗓较高沉，因残而传践感器盏固有妖频率脖较高固有绞频率速度胶计速度株传感饺器质乔量较呢大，巴因而瓶固有亮频率卫较低速度壮传感滥器加速站度传促感器加速忆度传炭感器yx测试体从传哭感器忠的幅盆频特香性似啦乎可合以使芳用无牌限频秩率，爹但实姨际上仰除了爱传感磨器本器身的惩振动言特性送外，洒还要晃考虑嚼传感旺器与腥被测篇体安丢装形途成的练谐振吧问题润。这蛋是由宿于传姨感器沾与被旦测体漂因有恢一定震的连泪接刚调度（性不是知刚性蛾连接赴）又摇形成惯二阶轮的质档量—之—弹纳簧—估—阻钻尼振投动系愚统。抖其安谊装谐吹振频皆率直客接影画响到申传感商器的邀使用仿最高鼓频率睬。速度怖传感负器的蝇质量防较大搬，因肾而其疼安装归谐振测频率孩较低旺，这果就影醋响到锣速度阅传感终器测无量频解率范躬围（胆<1膏00歉0H丛z)玩;加速乘度传心感器悬质量枣较小但，因级而其坏安装养谐振显频率胁较高奸，一夏般可蚂以得见到几递千H氧z甚徒至几朝十千娇Hz冤.螺栓逃固定导（3葵1k姿Hz链）用蜡岗粘接杯固定比（2膛9k环Hz所）用胶问合剂焦固定膨（2恶8k驰Hz幼）用螺呈栓加侮绝缘钟垫圈巡寿固定扁（2购8k固Hz绿）用永病久磁朱铁固乡丰定（答27蒸kH秘z）采用吊探针构式接莲触方给法（酿24金kH姐z）传感盯器安尖装方劫式影粗响传感漏器用备耦合兰剂粘寄结时宣，粘冈结层钓应尽欣可能部薄必要营时可麦采用巾冲击深钻打两孔安蒙装方激式传感顾器安暗装面移应与究桩顶树面紧最密接慈触测点社位置贝、频稍率影领响测点津位置嘴、频壶率影食响3/硬4R1/啄2R1/薯4R桩顶馅传感梁器桩中料心激谢振桩侧岛传感匪器桩侧弄信号桩顶粪信号数值葵计算赠及以双上实罢验表泥明：鄙只要场锤击棒脉冲湿各频脖率成次份的窗波长刻与桩葛径比灰；传把感器坑放置荐在距零桩中游心2悦/3伪R~哈3/仓4R宰的位蔑置，欠测试军的信毁号从拴某种高程度叉可以蜻近似横用一骄维波傍动理临论来明分析士，这灶为通显过波道形匹赶配来陆对桩酒身完浑整性温定量盐分析伐提供宿的依轰据。传感环器放倒置距筛桩心泽2/轰3溜R处续且安初装位忧置平钓整尽翅可能斥使传状感器糟垂直尾与桩革头平滴面桩顶亚面应历平整社、密北实、摸并与票桩轴中线基挤本垂急直PI絮TD遍EM亡O第五竞章梢基桩唯完整附性检冤测老（评敲击舍回波触法、蜻低应诵变法观）第五源章主匪要内掌容：§5-享1和一维劣波动虽理论既简介介绍赶入射解波、胶反射毕波、金透射蕉波质攀点速惧度、层应力归间关罩系§5-维2杆波动续理论炸在基娇桩检哑测中龙应用主要草介绍蚕波在描不同冬情形休下反车射波授特征§5搜-3搬低应肆变检告测方捎法主要拣介绍伶测试凉传感巧器、牵安装裁、振捷源等§5缸-4完整欺性分重析影替响因鱼素介绍姐多次循反射盏波、偶阻抗胜缓变侨、桩先土相婆互作尺用对活分析企的影歪响§5裁-5叔波剧形匹奸配分谈析方泄法介绍耗波形狮匹配前分析矿意义延、方科法及暂应用§5轮-6须基塌桩完扩整性辩分析堡有关刃问题介绍渴在检随测中告遇到恨的有腰关问妻题§5俘-4完整派性分瓶析影组响因杂素5.虏4.朱1貌应力谊波多识次反范射5.兄4.盒2磁波阻磁抗渐法变变欧化5.避4.盏3年桩土套相互斩作用应力厨波在膝波阻帆抗不骗同的且介质垃交界惊面处保会多这次反劫射，岗反射疗波是爷等时晕距扩径缩径第一建次反屈射第二眼次反撇射第三袖次反搞射5.鲜4.婚1扔应力掠波多刮次反泼射扩径剥的第凝二次滑反射诞（同咬相）危与缩沉径的较第一杆次反喜射（帆同相哭）叠壁加，朴这辆样容咽易将辜缩径厉处的讯反射亚波忽交略或文将第患二次谦反射毅误作眼为缩膛径的啦反射涛。在阀多次伏反射歌波的茂影响六下，佣测试落的反材射波妥信号筹判读步有一樱定难膜度。渐变讯波阻日抗反委射波霞是连桑续的绵，波阀形状飘发生狸变化即使卷渐变招波阻咐抗变芽化区泳域最乞大的梯波阻帅抗或渴最小赌波阻位抗与糠突变盐相同赶，渐确变波狱阻抗岭反射沈波峰迫明显菊偏小疤。突变渐变5.仿4.来2坊波阻撤抗渐龄变变馆化1、仁同一告位置贿、同食一程割度，版桩土分相互司作用陕会导疾致幅穷值减安小无桩执土作扩用先缩邪后扩有桩景土作签用先扩亩后缩5.颜4.棵3删桩土先相互脑作用2、栏同一斧程度景、不盏同位冷置，饱幅值谊比较波阻诉抗变疤化距歪桩顶纷近波阻稻抗变而化距狸桩顶布远3、追桩土仓相互集作用由会产凑生上糊行压层力波桩土闪相互销作用宗产生剑上行文压力军波4、芦桩周销土分辣层分层询的变旬化也臭会导富致反录射波粘形变营化，诵这种嫁变化怎很容旦易与触桩身魄波阻关抗变伴化混睬淆土层疯刚度趁变化土层愤刚度嘱变化第五欺章才基桩腥完整谷性检冈测熟（辆敲击轨回波罢法、菜低应撤变法毯）第五辩章主茎要内绳容：§5-涂1近一维厘波动朝理论压简介介绍碑入射奶波、氧反射松波、叮透射瞒波质饥点速灭度、患应力哈间关圾系§5-父2僚波动爸理论猾在基比桩检体测中援应用主要厚介绍线波在锹不同焰情形海下反蜜射波减特征§5始-3弃低应循变检卵测方配法主要仙介绍惰测试秧传感秆器、绕安装蝴、振平源等§5改-4完整郊性分谦析影颤响因理素介绍独多次鼻反射业波、窄阻抗撞缓变朋、桩驴土相射互作辆用对辅分析岗的影晌响§5唤-5简波模形匹歌配分飞析方直法介绍概波形慢匹配都分析甚意义折、方枪法及凯应用§5粗-6购基托桩完他整性喉分析取有关梢问题介绍房诚在检圣测中煎遇到置的有槐关问字题在现倒行的袍基桩欣规范届中对范如何经处理炭三类灯桩并子没有拥明确额规定雁,只因有知晨道桩赞的缺福损程甚度及粪响应盏的位眯置、貌范围古，设块计部门门才勉可能朋根据啦其对悼桩竖逝直向乔抗压歪强度卵、水弊平向耻抗剪遇强度某的影姿响，柳对桩洞进行谎进一拾步的启实验巡寿或进那行相箱应的反处理端。但狐现行邻桩的浴缺损络程度庸的确奸定方拉法有累一定昼的局挑限性败：（1苏）挤钻孔崭取芯局部怀性，探要客染观缺暑损处给的缺配损程遍度就外必须乎有多值处取柿芯，瓣这导业致桩阶如蜂旁窝煤福，之被后又腔需灌赤浆，长耗时共、耗鸽力§5租-5煎波耗形匹央配分艺析方弱法5.涉5.散1让波形持匹配衫分析舟（定鸽量分坟析）胀意义（2乘）吗高应驻变完扯整性涂测量高应摊变是要利用剃缺损元处反抓射的晋拉力刮波对众F、纺ZV卵曲线兆的影边响来厉确定醉完整络系数雨。但牢由于竟高应耍变信严号频脾率成弄份较汉低，鸽阻抗见形式怖变化劣复杂园（突岗变、悦渐变刘、范牵围大朽小）叶会导逝致反寄射波地叠加体，同匹时又彼要考惕虑土怀阻力林的影林响，画分析姻精度荷不高赠。（3劣）音声波懒测试声波妨测试圣可以乓提供栋CT沸图，慈对测绳管区咬间进曲行定缎量描血述，军但必洞须事情先埋誓管;在激克振点径，测升点及滋激振貌频率冠满足配一定方的要谊求时原，桩脚的动雪测信疼号可杠近似然用一袋维应腰力波元理论友来分环析。监对入魔射、躁反射克波峰贵值分晚析或喂通过预对实政测波视形分咸析进税行拟细合分要析，陡可确箱定波鱼阻抗恐变化伙位置株、程姥度、婚范围苏，从多而为迷桩的糊完整待性分在类提接供科侄学定挠量化组依据炊。通过丙对波弊形的语拟合饮分析兰，不律仅可袜定量胜分析咐波阻汪抗变情化，处而且酷还可恩帮助丝式分析勒者了悲解波落的多仪次反鹅射、蜂相互抛迭加众及桩扎土相缘瑞互作要用对荣波传浑播影假响。鹊具体王的讲显，应贩力波弊在波插阻抗偶变化恩处总辆是有漏多次讯反射切，反傲射波丛的能浑量与补波阻历抗变递化程味度有聪关，伯相邻冤反射董波的卫相位化变化毕与波肆阻抗寇增大亲或缩弦小有站关。乌通过臣波形棍拟合信便可役识别冻那些麻信号嚷是波尊阻抗盲第二生次反仪射甚愉至第澡三次董反射刊，那共些是狼首次够反射释。首锐次反冬射波索对应厚着波安阻抗呈变化相，而势二次棒及二遭次以摩上的史反射疗波会层与其引它反滚射波互迭加逐，导狂致信刃号加补强或消信号阁削弱孩。5.完5.雹2定量础分析墙结果通过宴定量拳分析袍我们翅可以崖得到辽以下辉一些东结果金：（1东）损合伤的内范围（2技）损呀伤的瓶程度（3漆）得愁到桩爆身波帐阻抗做（ρc棉A）与桩砍底土酒等效穗波阻伐抗的俭比值默，同瓜一场趁地，翅不同视桩底毯该参阳数的或比较杂可以蒙了解幻玉沉渣挣相对练情况楼。§5批-5蝇波链形匹芽配分误析方兴法将桩情体离迹散化遇，每愁个离天散单竿元材缠料特扯性、寄截面羡认为选是均废匀的桩土瞒相互砍作用沾用阻亿尼壶事来模姜拟基于色一维秩波动升理论朵，不捎断调俭整单露元的淹波阻悟抗，抄使计猫算的轻桩表启面响蹲应与消实测垄波形范达到逮最佳烤匹配阻尼谅壶模捉拟桩军土作振用桩单谢元5.庄5.孙1臭波形演匹配捡分析絮模型对完唐整桩兼实测拉波形庄进行括拟合留分析从得到恭阻尼紫壶阻暴尼系垃数，鼠拟合帽时只雕须调丸整与叨各单掀元相些连的分阻尼认壶阻梦尼系考数；将阻教尼壶胞阻尼疤系数苹与各楼单元真所在获土层男土性欧参数洒相联钱系，恰阻尼踏壶阻惑尼与约土性括的剪面切波厨速有磁关。实测辫信号膊或多映或少荐有些布失真钱，桩颂体波收阻抗痛或多膛或少推有变你化，殃因此维，第摸一种联方法柔使用态时可撤能会颜出现倒较大供的误奴差，姑甚至男与实昆际土望层情袜况相蒙反。土将阻磁尼系优数与呼土性初参数善结合晶起来爆，物述理定边义清凤晰，嫩即桩尖周土索越密芒实，直桩土暴作用颜越强询烈，戚应力设波衰诊减越亩明显够，它兽不受贴实测倚信号堡失真仓等影买响。5.温5.甜2仍桩土剥的参专数确谨定5.正5.衰3完瞧整性划分类根据适缺损赌处最俗小波股阻抗络与正矿常部膀分波滋阻抗蓄之比堤β值旦，工计程桩浊的完乳整性芬可大莲致分临为四伍类：β=倍1属铺完整姓桩β=搂0.唯8～逃1.驴0，括轻微休破损β=此0.疤6～足0.厕8中渔等程状度破浅损β<笨0.丝式6断诉裂。5.梳5.罪4场柜地测铺试分漏析桩帽借影响缺损部茶位距桩顶确较远控,受桩妄土作澡用影响扇反射迎微弱第五户章净基桩童完整殊性检每测恼（颜敲击夫回波恩法、开低应扣变法乖）第五猛章主速要内伤容：§5-狱1矿一维映波动甘理论师简介介绍姻入射矛波、啄反射赔波、疫透射旧波质葡点速寄度、乱应力罪间关絮系§5-帽2津波动霉理论翼在基岩桩检妻测中忧应用主要躲介绍晌波在无不同盆情形菜下反恰射波长特征§5债-3浸低应少变检扣测方弃法主要肆介绍开测试永传感补器、沈安装计、振地源等§5局-4完整领性分其析影叛响因冰素介绍妄多次白反射村波、彩阻抗乎缓变夜、桩锈土相莫互作表用对嫂分析尊的影警响§5拢-5神波还形匹证配分带析方笨法介绍查波形坐匹配章分析脑意义巴、方手法及革应用§5邪-6饮基迟桩完胃整性京分析织有关必问题介绍挠在检博测中薯遇到浆的有改关问刺题§5难-6基桩盆完整胡性分许析有鄙关问盗题5.恋6.母1基次桩完志整性国分类唉及桩睬的评绘价；5.旺6.派2桩没体的袄检测仇长度割；5.淡6.由3阻声抗变肉化类哑别区垦分（速离析仁、夹举泥或鹿缩径住）;5.潮6.置4桩床长度贼检测荒。5.门6.侨5桩谨底反傻射波炭与波躬阻抗勺检测5.探6.粉6桩俱底沉脱渣及适厚度树检测坦问题5.妙6.殊7带粉平台国单桩母或群奖桩检型测5.胖6.克1陷基桩降完整怕性分庄类及损桩的床评价桩的付完整蜡性分究类并乘不代理表对浑桩的婶评价霜，桩哀是否邪合格亚最重括要的仪参数云是其沫水平问及竖发向承丛载力同样蛋程度辱的缺驶损，标位置椅不同均，影召响也强不同由于漠反射挪波的羞强度拔受桩员土相抖互作尖用、艘波阻逝抗变搜化位占置、分变化导形式捕、范首围、安多次浓反射仍波叠丝式加等嚼影响亏。根窃据波样速及贯波形躬变化食分类检并不粥很科鉴学。5.油6.镇2剩桩体梨的检彼测长床度桩周触土性：传聋播过艺程中所不断钢衰减蜡，衰如减程甘度与哀桩周微土性玻有关桩长酸径比：同财样的纠土层际，应阔力波副在传下播过尖程还笛受桩昼的长幸径比突影响惊，桩断的长率径比好越大坡，桩怨底反义射波译检测话难度沙越大扭。桩底秒土性：桩策底土旨的等喝效波朽阻抗助与桩鸦身波挨阻抗乓接近鸟时，舰即使绪桩长牙径比撑不大粘，大疗部分身能量笑在桩纠底向洽土体钻辐射葵，从晕而增吩加桩偷底反舍射波柴检测毫难度掩；桩身片材料些粘性：即替使没全有桩奴土相丢互作沟用，刮应力引波也有会衰点减的激振饶频率哭、激溜振能默量：激速振频晕率越始低、班激振快能量雄越大翁，桩酬底反轻射就竖越明妥显。激振岛点及态传感味器安乏装位老置：激盟振点拉与传照感器氧安装辉点越翼近，江实测滤第一恳个波反至峰右值就蒸越大乱，这委样，莲桩底挪反射智波相汁对于仍第一警个波绑至幅氏值就竹越小杨。综上部所述纳，我栗们不顾应孤径立地插谈桩隆的检误测长能度，膀而应子与桩拌周土菜层、早桩的败长径浊比、贼桩底福持力孕层等购因素肉结合米起来5.厘6.叉3栏阻抗请变化其类别恨区分反射城波的梢相位鹅、幅酷值与茎桩身牛波阻立抗变疼化有忍关，贞即与储桩材娇料的拦密度谎ρ波副速c欢及横冒截面消积A陆有关旗。低应这变完寇整性塑检测歪方法你，只脸能对顷波阻求抗变锈化作温出分梳析，朽即对振桩横撑截面嘉的平冷均情鸟况作女出分垂析。减至于侨详细姨区分象要借涨助于遗其它返手段京，如捞声波铃等方茶法籍。桩底愤反射断波走夹时、尺砼平弟均纵甜波速焦、桩典长三陕参数血中的夫任二瞒个参冈数便魔可确魄定另古外一漂个参尚数。培要估倚算桩衔长，眠必须这已知新桩底煎反射牵波走咳时、龙砼平狂均纵链波速惑。桩渡底反厕射波但时间秘可从拨记录砌信号骆中得值到，丸而砼驰平均锤纵波丽速可曾从砼玩抗压禽强度夏等级忠估算障或参墨数该胸场地稼其它登桩的消波速套，也连可用砖声波吴方法件得到储的桩材端附渔近砼生的纵倒波速迫作为汗桩身敌砼平斯均纵贫波速蚊。用圆以上质三种康方法陪得到怖的波慨速与凯实际挥可能桂有1平0%暖左右扬相对行误差驴，因庆而，鲁估算瞧的桩黄长也袖有1货0%赖左右抖的相炊对误遇差，落随着栏桩的量长度值增加栋，绝机对误找差也筛会增蹄加。5.候6.级4劝桩长扰度检掏测5.待6.榨5傲桩底撇反射存波与激波阻惧抗检遍测当桩驴底土接的等急效波闻阻抗押与桩航身波域阻抗订接近叨时，柔即使良桩长碌径比兼不大赌，大梯部分溜能量基在桩凶底向腔土体鞠辐射谢，桩济底反朋射波果很难背检测拨。这