低应变发射波法桩基检测讲义

XX局沪昆客专XX段X标基桩检测培训低应变反射波法

二○一一年四月国内低应变法遵循的规范、规程1、铁路工程基桩检测技术规程（TB10218-2008）2、公路工程基桩动测技术规程（JTG/TF81-01-2004）3、建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）目录一、适用范围（目的）二、理论基础三、仪器设备四、现场检测技术五、检测数据分析与判定六、检测报告七、工程实例低应变反射波法

一、适用范围（目的）

本方法是通过分析实测桩顶速度响应信号的特征来检测桩身的完整性，判定桩身缺陷性质、位置及影响程度，判断桩端嵌固情况。

基本原理：在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播。当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理，可识别来自不同部位的反射信息，据此计算桩身波速、判断桩身完整性及混凝土质量，还可以根据视波速偏高对桩的实际长度加以核对。

通过反射波相位特征来判断桩身缺陷的具体类型具有一定困难。因此本方法在应用中应结合工程地质资料、施工技术资料（异常情况）、桩型、施工工艺等资料，通过综合分析来对桩身的缺陷及类型作出定性判定。二、理论基础

基桩质量是波动理论为基础的，根据基本假定条件，将桩简化为一维弹性直杆建立力学模型进行计算。1、假设条件：（1）视桩为一维弹性直杆；（2）假定基桩为均质材料构成，其各物理参数如弹性模量、质量密度为常数（及向同性），且横截面在受力时保持平面（刚体）；（3）忽略了桩的内外阴尼和表面摩擦力的影响，桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹簧代替。2、建立波动方程（略）3、波动方程的解△f=fn+1－fn=Vc/2L（n=0,1,2,…）根据频率和周期的关系得到：

Vc=2L·△f=2L/△T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△T或各阶频率间隔△f、纵应力波Vc和桩长L三个参数之间的固定关系，作为桩基质量检验的重要依据之一。三个参数之中，只要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理仪、传感器、激振设备和专用附件。2．信号采集及处理仪规定（1）数据采集装置的模-数转换器不得低于12位。（2）采样间隔宜为10～500μs,可调。（3）单通道采样点不少于1024点。（4）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，基振幅偏差应小于3%，相位偏差应小于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/cm·s-130Hz，传感器灵敏度选择原则在满足频响范围的前提下，尽可能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．激振设备的规定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和能量。四、现场检测技术

1．检测前准备工作 （1）进行现场调查，搜集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，明确被检测桩号。

①搜山集工侵程地楚质资锄料了竟解桩浙和桩杜周土论的刚僵度比宫大小些、桩字侧土横阻尼润大小蹄、影老响波傅形特吸征、斥影响踢检测庆深度贿，采严取适息当的亏措施卵，帮倘助正筒确地姨进行臂波行分分析壶。②基赞桩设挂计图铃纸：数了解毕桩型牢、设汗计砼丹强度极、承著载力渡、基闲础类丙型，瞧分析译缺陷驳影响芦程度揉时参艳考。③施惠工记歇录和决监理践日志则：了解像施工谢工艺侄及施尸工过绸程中斜出现离的异笔常情布况，疮做到闷有的所放矢在，最乏终尽爷可能援正确趋地分娇析出给缺陷匀的类兼型。④明颈确被纺检测挎桩号硬：不动能张春冠李酒戴，未造成新被动金。（2遇）根音据现械场实咸际情率况选勇择合蛾适的秀激振锐设备葛、传碰感器厦及检晃测仪酬，检健查测腔试系漠统各这部分意之间抵是否宫连接正良好捏，确刚认整溉个测尘试系教统处叶于正族常工顷作状农态。①激怕振设峡备：旷力锤岩、力撒棒；荐锤廉头或斯锤垫倡材料质选用欣工程调塑料串、高柳强度旬尼龙赏、铝贯、铜枕、铁彩、锤踪蝶垫用丑橡皮申；锤海的质教量从甜几百隆克到归几十惠千克盈。②激牲振设听备选丑择：会根据瓣检测搭对象圈，短余桩和炼浅部味缺陷犬的桩努，选径用刚醒度较移大的荐锤，扣产生电的入池射波晚的脉鼓冲较犬窄，暗频率灶较高节，分暂辨率念高。剖缺点桥：能纷量衰寒减快棵，检鹊测深配度小社。长孕桩和辛深部免缺陷害的桩框，选挂用刚喂度较欢小的磨锤，帽入射钉波的邻脉冲坝较宽浸，频悦率较饥低，帽传播浸距离筐较大遥，检面测深侄度大搂。缺处点：约分辨乳率较丙低，掩较小均缺陷饶发现县不了挥。（3蛮）桩损顶应衫凿至烘新鲜效混凝群土面喊，并凶用打质磨机条将测衰点和莲激振伟点磨拥平。桩顶姓面条想件的震好坏夜直接坑影响温测试倒信号此的质油量和朽对桩斤身完鼻整性众判定泳的准胜确性伟，要冈求被晕检桩质的桩厨顶面苍混凝杆土质刃量、或截面豪尺寸罢与桩殿身设调计条赞件基桨本相肃同，梨并且宵干净桥无积乘水。①灌嚷注桩茎有低屡强度捉的浮哄浆将船直接沟影响峡到传幻玉感器都的安怕装及安锤击窄所产践生的婚弹性职波在均桩顶舅部分步的传厨播，阳因此课必须据清除伴干净徐，以拿露出成干净辟的混削凝土雕表面湿为准辨。②预许应力秆管桩贤：当砖法兰桑盘与跪桩身枣混凝泼土之华间结挠合密放实时换，可神不进亏行处索理，米若有页松动病和破促损现线象，谣必须研用电片锯截羡除，圾不可狂凿除樱；③检帝测前草将被膏检测义桩顶南部与批相邻坊的垫榜层或役承台剥断开暂，避循免因沸垫层水或承主台连赤接造透成波帅的散疫射，列使波绢形复持杂化网。④测央点和层激振挨点磨献平问银题。（4占）应榨测量鬼并记壁录桩升顶截绞面尺景寸。①确观定检办测点纱数目的②帮邮助分止析判纱断（5喂）混讽凝土扇灌注戏桩的盯检测岔宜在充成桩恰14盯d以盟后进艳行。建设短部和忙铁道犬部规擦定：妄至少丙达到猪设计座强度制的7扒0%重，且甘不小扁于1赖5M伟Pa好.（6祖）打纱入或邪静压贪式预守制桩浴的检虾测应稿在相哈邻桩稳打完释后进拳行。1、卸会对收周围婆产生揪不同颂程度固的挤或土效谣应，扩严重旧的将残会引富起土绿体隆眯起和焰接桩工部分碰脱焊本；①基绕坑开拍挖造沫成土克体应司力释尖放、分土体2、演基坑所开挖壤后检岩测域位移葬桩倾怀斜、机断裂例；②开汇挖过降程中旺，机良械对拣桩的争破坏侮。①避鸣免超服灌部崭分的件质量3、咱应在扰桩顶弯设计吓标高比检测踏问面题造沙成误悉判②后仁期开谜挖桩窗头处欢理对瓜桩身且的破摆坏2．螺传感染器安弯装规拆定（1朴）传朗感器星的安固装可尘采用托石膏嗓、黄耀油、驳橡皮秘泥等善耦合伸剂，牢粘结欧应牢庄固，脾并与争桩顶碎面垂茅直。传感恢器安捐装的宪好坏寄对采腰集信狮息的蜘影响鸡很大贴，粘趴结层作应可染能薄喷。传亦感器程底面会与桩游顶应犯紧密绩接触忘，不球得用餐手接策触传切感器翁，在夫信号遭采集旷过程壳中不哀得产容生滑羡移或涨松动礼。（2杨）对麦混凝煮土灌说注桩窜，传盗感器葛宜安轿装在逮距桩潜中心使2/坑3半慕径处平，传讨感器而与激咏振点轻的距逃离桩弃不宜杂小于墨1/屈2半浮径，污且避趴开钢羡筋笼广主筋胜的影满响。（3锤）当区桩径孝D≤80萍0m欧m时步应设控置2忍个测挎点；繁当桩落径8统00＜D≤12兴50拾mm长时应挂设置蹄3个吧测点隔；当技桩径兔12女50＜D＜200宿0m如m时病应设恐置4龟个测私点。（4宴）对游预应汁力混坏凝土左管桩目应在确两条挠相互仍垂直因的直漂径上纷各布秘置2矮个测申点。3．挂激振权时的邻规定（1壮）混捉凝土包灌注薯桩、田混凝所土预雅制桩敏的激讨振点滨宜在如桩顶子中心搭部位陡；预竹应力姜混凝遣土管性桩的提激振来点和齐传感躁器安尖装点卡与桩各中心秒连线乒的夹获角应券为9乏0°特。（2对）激荡振锤些和激逐振参越数宜湖通过笼现场张对比享试验施选定颂。短志桩或躺浅部玻缺陷坐桩的稿检测氧宜采灯用轻差锤短蹦脉冲芦激振膝；长供桩、异大直春径桩丛或深穴部缺存陷桩狂的检恒测宜菊采用继重锤翁宽脉似冲激便振，腥也可念采用捉不同津的锤欧垫来犁调整衔激振浅脉冲世宽度毙。（3料）采庙用力姨棒激捷振时酒，应僻自由顿下落挪；采吸用力要锤敲恨击时栗，应惹使其勇作用圈力方瘦向与串桩顶蚁面垂张直。4．恳检测虚工作管规定（1案）采桥样频环率和彩最小换的采银样长唉度应窄根据情桩长某和波木形分浓析确离定。采样拍点数扔不少仆于1衣02酸4点脂，采鼓样间踩隔为鲜10宽-5建00μs。对于浓时域砌信号锈，采坝样频沙率越掩高，李则采即集数屋字信无号越宴接近图模拟章信号断，越污有利慰于缺战陷位流置的矿判别腰。时余域记洪录的轿时间轰段长拉度应负不小西于2发L/题C+旋5m雀s，染幅频咸信号图分析源的频删率范缓围上各限不飞应小嫌于2浑00携0H梢z。（2斩）各壤测点身的重肌复检嫁测次袜数不筐应少央于3昂次，印且检闲测波杂形具该有良侦好的暑一致理性。（3循）当蠢干扰抱较大杜时，铲可采韵用信匀号增说强技瓜术进吊行重被复激仍振，辈提高驻信噪肝比；以当信钓号一投致性身差时良，应叶分析鲁原因私，排串除人颤为和析检测推仪器颜等干捷扰因吼素，把重新已检测久。（4腹）对宽存在张缺陷世的桩情应改究变检命测条善件重翁复检汤测，袋相互森验证莫。位置仪器人员五、巧检测寺数据消分析耽与判解定1．扮桩身湿完整凡性分帽析宜林以时拼域曲友线为稻主，欣辅以拆频域斩分析岔，并剪结合钟施工祥情况城（工罩艺、搅成孔喂及灌承注记雁录等顶）、停岩土殖工程拆勘察肥资料盒和波耽形特偶征等未因素攀进行米综合星分析债判定碰。2．桩身虾波速牌平均剂值的扇确定（1榆）当番桩长俗已知孕、桩绘端反普射信两号明浇显时蜡，选慈取相创同条钟件下座不少垦于5项根Ⅰ纪类桩秀的桩滑身波狭速按越下式臣计算仪其平益均值加：式中cm——眨桩身己波速雕平均柳值(肤m/歌s)阁;Ci——蕉第i根桩询的桩疯身波怠速计量算值哭（m然/s州）；L——浩完整夕桩桩番长（户m）路；ΔT——端时域拳信号转第一蔑峰与禁桩端淘反射搜波峰寻间的师时间清差(构ms不)；Δf——杯幅频驳曲线论桩端卸相邻饱谐振编峰间堆的频踩差（抖Hz度），握计算浑时不窑宜取幅第一晕与第供二峰炕；n——益基桩赞数量与（n婆≥5紧）。（2镜）当浅桩身议波速肝平均跳值无如法按哑上款乱确定渡时，吉可根没据本非地区匀相同马桩型商及施赵工工雀艺的仅其他漂桩基者工程班的测镇试结骡果，拴并结株合桩腰身混壁凝土岁强度特等级闲与实根践经师验综战合确哥定。不同造混凝球土强宝度等劲级的税反射愚波波栋速经眼验值注意呼：预求制桩帐在空真气中抢测得追速度刺要比校在土升中测絮得的藏速度免高。3．虏桩身竹缺陷胁位置躲按下惨列公厘式计疑算式中x——典测点争至桩轻身缺宜陷之轨间的护距离驴（m扬）；Δt膛x——锯时域捕信号糕第一届峰与迎缺陷义反射丘波峰服间的在时间拘差（溪ms温）；Δf扛x——腹幅频机曲线请所对膨应缺淋陷的此相邻肉谐振饲峰间肢的频告差（双Hz淡）；C——糊桩身以波速烦(m娘/s棕)，鸣无法灶确定夜时用cm值替骆代。4．愤混凝晶土灌弊注桩饰采用惨时域凡信号量分析阔时，屿应结轨合有猜关施叙工和灭岩土息工程意勘察痰资料手，正违确区浴分由箭扩径拾处产乡丰生的透二次誓同相福反射远与因励桩身落截面师渐扩懒后急属速恢歉复至侨原桩么径处胆的一垂次同焰相反男射，猴以避梢免对叛桩身巩完整享性的驾误判曾。注槽意：搁土层绣影响妥会出膀现此杨情况弊。5．浇对于民嵌岩坝桩，俊当桩虽端反宗射信牧号为债单一词反射饲波且始与锤妻击脉还冲信牙号同饥相时手，应管结合傻岩土废工程丹勘察化和设而计等衔有关躁资料期以及枣桩端纯同相贫反射侧波幅猛的相烦对高便低来守推断意嵌岩苏质量旨，必啄要时千采取震其他筐合适博方法承进行叛核验抽。6．墨桩身逝完整欢性的束分析宏当出秤现下蚀列情玻况之我一时阴，宜批结合袍其他免检测雄方法壁：（1判）超线过有负效检阿测长拐度范钥围的捡超长族桩，片其测喂试信列号不漂能明肿确反秋映桩深身下祖部和蔬桩端转情况潮。（2肺）桩渐身截遥面渐救变或咳多变菌，且尊变化咸幅度站较大孔的混挽凝土职灌注时桩。（3艰）当嫩桩长垫的推剥算值土与实呢际桩孩长明沈显不险符，简且又飞缺乏祥相关套资料漫加以萌解释少或验菌证。（4阵）实芳测信插号复狸杂、仁无规陵律，验无法事对其狼进行蝴准确鞠的桩臣身完御整性列分析鞭和评拿价。（5接）对凤于预牌制桩撇，时东域曲肉线在脾接头砖处有虏明显群反射蛾，但刮又难遭以判以定是覆断裂霜错位亏还是县接桩右不良蜜。7．旱桩身条完整顾性类清别判哗定的竹原则（1绝）Ⅰ尖类桩箩：2利L/手C时糖刻前役无缺塑陷反辆射波辛，有嘱桩底湿反射粱波；类桩底电谐振宁峰排蕉列基陡本等横间隔葡，其境相邻躁频差Δf它=C医/2棕L。（2增）Ⅱ封类桩厘：训2L葬/C戴时刻捉前出犹现轻址微缺证陷反撒射波戒，有帐桩底按反射晃波；妥桩底今谐振播峰排阿列基搬本等召间隔肢，轻统微缺救陷产么生谐秘振峰痰之间回的频首差的麻其相念邻频姐差Δf′＞C/惑2L。（3貌）Ⅲ既类桩为：2滔L/幸C时灾刻前欣有明镜显缺悦陷反封射波升；缺