基桩完整性检测作业标准指导书低应变

基桩完整性检测作业指导书我企业低应变检测采取武汉岩海企业生产RS-W(P)基桩动测仪。RS-W(P)基桩动测仪由主机系统及配件（包含速度传感器、ICP加速度传感器、手锤、电源、信号线等）组成。一、仪器外观及说明1．主机正面图1.1.1主机正面充电指示灯：接上直流电源适配器后，充电指示灯亮，表示动测仪机内电池正在（大电流）充电；电源：直流稳压电源输入接口；USB口：可接2个标准USB设备，如U盘(系统不支持NTFS格式U盘)，USB鼠标键盘等等。2．主机后侧图1.1.2主机前面板主机后面板关键由加速度计接口、速度计接口、外触发口和剪切波接口组成。：加速度：低应变反射波法加速度传感器接口；速度：低应变反射波法速度传感器接口；剪切波：接剪切波探头接口。3．主机后面图1.1.3主机后面电池盖：内置12V/2Ah高性能充电锂电池，当需要更换电池时，打开此电池盖，即可取出机内电池。4．主机右侧面（图图1.1.4主机侧面扣环：主机两侧均设有背带扣环一个，用以连接主机和背带。5．电池和充电RS-W(P)内置12V/2Ah高性能充电锂电池，正常使用时，锂电池充放电次数可达500次或更多；不过，过分放电和不正确充电方法会减小锂电池使用寿命。锂电池充电和放电注意事项以下：1、新锂电池在前三次充电时，充电前必需将电池能量放完（液晶屏右上方电池能量指示只剩下一格或12小时；2、充电分为二个阶段，①大电池充电，②小电流充电。在大电流充电时，动测仪面板上充电指示灯被点亮；在小电流充电时，充电指示灯熄灭。充电时间依电池放电深度而改变，通常为大电流充电4～836．锂电池工作（放电）温度范围为-20℃～+60℃：充电温度范围为0℃～+45℃；偏离其温度范围会严重损伤锂电池。所以，务必注意，在炎热夏天，决不能在太阳光曝晒下给锂电池充电。1、动测仪内部装有电池过放保护电路。当电池能量不够时，保护电路会自动切断电池和系统主回路连而损坏。2、当外接直流电源适配器连接好后，动测仪内部充电电路便开始对电池充电，充电完成后自动断开。电源适配器能够同时给电池充电和给动测仪供电。图11图115流电源适配器二、基础原理基桩反射波法检测桩身结构完整性基础原理是：经过在桩顶施加激振信号产生应力波脉冲，该应力波沿桩身传输过程中，碰到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺点）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波传输时间、幅值和波形特征，就能判定桩完整性。假设桩中某处阻抗发生改变，当应力波从介质Ⅰ（阻抗为Z1）进入介质Ⅱ（阻抗为Z2）时，将产生速度反射波和速度透射波。令桩身质量完整性系数β＝Z2/Z1（2.1.1）反射系数为α由式（2.1.1）则有（2.1.2）令（ρ桩密度、c波速、A桩截面积）图2.1.1现场测试示意图若β=1，△Z=0时，α=0说明界面无阻抗差异，即没有反射波。若β<1，△Z>0时，α>0说明界面无阻抗变小，出现和入射波同向反射波。若β>1，△Z<0时，α<0说明界面无阻抗变大，出现和入射波反向反射波。已知桩长L，桩底一次反射时间为t,应力波在桩身中传输纵波波速为c.则三者之间关系为C=(2.1.3)该式即为判定桩长或波速简单关系式。在实际测试分析中C和L其中一个量必需知晓。确定Lx=C(2.1.4)现场测试方法1．测试准备1.1．桩顶应凿至硬实混凝土并大致水平，如检测对象为钻孔灌注桩，应凿除桩顶浮浆，露出新鲜、干硬混凝土，若为预制混凝土桩，宜在破桩前进行低应变测试，被检桩桩顶检测面必需平整、密实和水平。1.2.传感器安装点和激振点应打磨光滑（直径50mm左右），妨碍正常测试外露主筋应割掉。清除桩顶石屑、泥砂，冲洗桩顶泥浆，保持桩顶洁净、无积水。选锤脉冲有利于检测桩深部缺点、高频脉冲有利于检测桩浅部缺点。2.1.当碰到大直径长桩时，应选择力棒等激发能量稍大一点重锤（如桩长超出20m,桩直径大于2.2.5m,桩直径小于2.3.其它情况，采取尼龙锤可满足要求。传感器装点和锤击激振点选择应依据不一样桩型而定：对混凝土实心桩，激振点宜选在桩顶中心，传感器安装在距桩顶中心2/3半径处；对混凝土空心桩，激振点和传感器宜在桩壁厚1/2处，相互间水平夹角宜为90°。激振点和传感器位置应避开钢筋笼主筋影响（间距>200mm）。空心桩D≤0.8m0.8m<D≤1.25m1.25m<D≤2.0m4．耦合剂选择。很好耦合剂有：石膏、蜡烛、黄油及其它固态油、凡士林等等。四、仪器操作指南主机运行（注∶用手指甲触摸点击效果愈加好）正确联接好测试系统，打开电源开关，开机后进入功效选择界面，图1.1.6所表示图4.1.1功效选择界面图4.1.2WindowsCE桌面此时双击pda16图标可返回到功效选择界面（图双击低应变图标 进入主机低应变数据采集界面。以下图4.1.2所表示图4.1.3RS-1616W(P)主机采集界面1．参数设置点击采样控制对话框中参数设置选项，弹出以下窗口，图4.1.4。在参数设置选项内有基础参数、显示参数、其它参数和颜色时间四个设置内容，可进行参数基础设置、面板颜色调整和时间修改。图4.1.4基础参数设置发方法、采样方法、保留位置和加速度自动积分设置内容。工程名称：测桩工地名称，触摸工地名称选项窗口将弹出输入面板，可进行工地名称输入和修改。现在为了方便现场操作，工地名不支持汉字。桩号:设置目前桩桩号。设置桩长：设置目前桩桩长，设置桩长后，采样间隔会自动调整为桩长2倍。采样间隔：设置采样数据采样时间间隔。单位是微秒，通常提议值是桩长(桩长单位为米，采样间隔单位是微秒)两倍。具体计算方法，说明书理论部分有讲解。估量波速：设置目前桩估量波速，也能够设置混凝土强度。得到一个经验波速。估量强度：设置目前桩混凝土强度。触发电平：指当信号值达成最低采集门槛即开始统计信号。通常选择31mv这档。能够依据现场环境噪声大小，合适增加或减小触发电平。采样通道：依据使用传感器类型，选择对应采样通道。有速度通道、加速度两个通道或或二者同时使用。触发方法：设有稳态触发、外触发、通道触发。通道触发用于低应变检测。依据目前选择通道电压来确定是否触发。稳态触发用于仪器计量使用。外触发用于剪切波测量。采样方法：单次采样、连续采样。当使用单次采样时，敲击一锤采集到一个样就退出采样状态。当使用连续采样时，能够敲击多锤且一直处于采样状态，除非人为操作使之停止采样。采样数据预处理：有加速度自动积分、波形自动反向和自动低通滤波三项供选择。加速度自动积分：采样时，自动对采集波形进行积分后显示；波形自动反向：采样时，对波形自动反向后显示；自动低通滤波：采样时，自动对采集波形进行滤波后显示。通常不提议打开此项，如打开。滤波值最小不能低于1500Hz。加速度自动积分：当使用加速度传感器采集信号时，勾选该项。桩径：选择桩类型，而且输入正确桩径值，单位是毫米。1.1.1．显示参数：包含显示长度（通常选512粗细（21800图4.1.5显示参数设置显示长度：显示512点：在屏幕上显示是对前512点信号值，后面512点不显示。显示1024点：在屏幕上显示是对整个1024点信号。屏幕区数：一道：立即目前屏幕区数改为一道，波形显示窗口只显示一道信号采集标识。二道：立即目前屏幕区数改为二道，波形显示窗口显示为二道信号采集标识。三道：立即目前屏幕区数改为三道，波形显示窗口显示为三道信号采集标识。四道：立即目前屏幕区数改为四道，波形显示窗口显示为四道信号采集标识。显示一道显示一道显示二道显示三道显示三道显示四道图4.1.6屏幕区数1.1.2．其它参数：该项关键用于采集窗口颜色显示设置、文件保留位置和文件命名方法。图4.1.7图4.1.7其它参数设置保留位置：测试数据保留位置选择，可保留在SD卡上或电子盘上。保留在SD卡。采集数据保留在SD卡上。数据位置在SDMEM\DATA\工地名，以工地名命名文件夹下面。最少能够保留25万根桩数据。保留在电子盘。采集数据保留在电子盘上。数据在NandFlash\DATA\工地名，以工地名命名文件夹下面。电子盘大约能够保留4000根桩数据。电子盘读写速度比较快，不过容量有限。命名方法：数据存盘时候，文件命名方法。假如是0话。则根据文件名存盘。文件名是桩号。以名称自动加减一个数字命名。自动加自动加减一个数字命名是根据前一个存盘文件名最终一个数字自动加自动加减一个数字，假如文件名最终一位不是数字话，就在文件名后面加一位，最终一位为1。当然也能够依据自己需要来命名。1.1.3．颜色时间：目前时间：对测试系统时间进行修改。以下图4.1.8颜色选择：背景色：关键用于修改目前测试系统背景颜色，用户能够依据天气情况，和自己喜好，选择适宜背景颜色。让现场得到最好可视效果；按钮色：关键用于修改屏幕右边控制栏字体颜色，根据天气情况和自己喜好，选择适宜按钮颜色。让现场得到愈加好可视效果；曲线色：关键用于修改信号颜色和基线颜色。图4.1.8颜色时间参数2．信号采样在基础参数设置好以后，点击确定即可进行信号采样工作。采样方法有单次采样和连续采样两种方法（采样方法更改见“参数设置”→“基础参数”）。单次采样是指按一次采样键采样一次；连续采样是指按一次采样键后采样数次（连续采样），直至用户中止。连续采样方法用于反射波法测桩，将使现场测试简便和快捷。以连续采样为例，点击连续采样，图4.2.1图4.2.1连续采样界面当屏幕左下角出现“等候采样>>>>”字体时，给多个激振信号可得到数据波形。3．存盘待采集到适宜信号后，既可完成测试，将所测数据进行存盘。存盘命名方法参见1.1.2所述，可在命名自动加或减一个数字。4．文件图4.4.1存盘界面包含文件“打开”、“拷贝文件”、“删除”。打开：图4.4.2打开文件及删除文件拷贝文件：图4.4.3拷贝文件位置：仪器内部有两个存放区可供用户保留采集数据文件，一是SD卡，二是电子盘。可参见“参数设置”→“基础设置”→“保留位置”图4.4.3 拷贝文件夹拷贝：当勾选SD卡时显示仪器内置SD卡中保留测试数据文件；当勾选电子盘时列出电子盘内测试数据文件。全选、全不选：选中全部工地。全部工地全部不选中。选中时候为√，没有选中时候为○。仪器外置USB口联接上U盘→勾选上图中“wuhan”，“大同7号”,“b-7”→触击“拷贝”按钮即可将仪器内SD卡或电子盘上数据复制到用户U盘。5．分析RS-W(P)一如既往为用户保留了机内测桩分析功效，使得用户在第一测试时间即可对所测基桩进行桩身完整性评测。待数据存放完成后，选择右侧菜单栏中分析功效，进入分析菜单栏，图4.5.1图4.5.1分析菜单栏及其界面分析菜单栏关键包含桩型分析、波形编辑、设置桩长、设置波速、设为桩顶、设为桩底、设为缺点等。桩型分析：对所测信号自动进行分析，可显示桩长、波速和指数放大等信息；设置桩长：对测试信号进行长度设置，经过此设置，可计算目前应力波波速V。点击设置桩长功效，弹出设置桩长窗口，输入桩长即可，图4.5.2图4.5.2设置桩长窗口设置波速：对测试信号进行应力波波速设置，经过此设置，可计算目前桩身长度L。点击设置波速功效，弹出设置波速窗口，输入波速即可，图4.5.3图4.5.3设置波速窗口设为桩顶：移动竖线光标至桩头信号处（入射波波峰处），点击设为桩顶，桩头信号处画下桩头竖线（虚线）标识；设为桩底：移动竖线光标至桩底反射信号处，点击设为桩底，桩底反射信号处画下桩底竖线（虚线）标识；同时在信号波形下方画出桩身模型。同时在桩身模型下显示出桩长、波速和指数放大等信息。设为缺点：点击波形缺点位置处，在该处出现竖线光标，点击设为缺点，波形缺点位置处画下缺点竖线（虚线）标识并标示出缺点所在位置长度。波形编辑：波形复原：对编辑后曲线恢复原状。频域分析：对时域曲线做FFT变换后对频率分析。波形反向：把波形极性反向。剔除直流：信号假如有直流分量则用该功效剔除。数字积分：可把加速度信号积分成速度信号，或把速度信号积分成位移信号。数字微分：和数字积分相反。波形平滑：把信号一些毛刺平滑掉。波形前清：把目前光标所在位置前信号清零。波形后清：把目前光标所在位置后信号清零。清除：把桩形分析结果清空，重新分析。图4.5.4波形编辑指数放大：将目前工作区内波形进行指数放大显示，作用是放大桩底部信号。图4.5.5图4.5.5指数放大窗口数字滤波：该处数字滤波包含低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波四项。点击数字滤波功效键，图4.5.6所表示，图4.5.6 数字滤波窗口低通滤波：滤去测试信号中高频噪声和高频干扰信号，低应变测试中常选择低通滤波。高通滤波：滤去测试信号中低频噪声和低频干扰信号。带通滤波：即低通滤波和高通滤波组合使用，只让某一许可特定范围内频率经过，滤去此频率之外高频或低频信号。带阻滤波：即滤去某一特定范围内频率，但该频段范围之外上限截止频率和下限截止频率容许经过。波形扩展：即对目前区数内波形进行展开处理。波形压缩：即对目前区数内波形进行压缩处理。6．叠加采样时最多可叠加100锤，其间各锤信息均被置于内存中，方便在采样完成后信号回放时使用；叠加信号在屏幕最下方区间显示。选择叠加采样功效，弹出图4.6.1叠加采样窗口，点击“是”即可开始叠加采样，点击“否”推出叠加采样。图4.6.1 叠加采样窗口叠加采样菜单栏包含叠加采样、停止、回放、上翻页、下翻页、剔除、分析和返回等功效。叠加采样：点击叠加采样功效键，即开始采样。停止：停止叠加采样。回放：“回放”是叠加采样和连续采样伴生功效，实施回放功效，屏幕上将弹出图1.3.36所表示回放窗口，点击“是”，全部参与叠加信号将被依次回放。上翻页：实施回放功效后，点击上翻页，实现对目前屏幕之前信号观看。下翻页：实施回放功效后，点击下翻页，实现对目前屏幕以后信号观看。剔除：对测试不好或不合理信号给予删除。首先选择要剔除信号所在区数，在实施剔除功效，将该信号给予删除。分析：对叠彩采样信号进行完整性分析。返回：退出叠加采样。7.导出数据RS-W(P)有2种文件导出方法。第1种在低应变“文件”→“拷贝文件→“拷贝”文件，而且能够实现对数据删除。图4.7.2 SDMEM界面7.3.待U盘停止闪烁后，即可拔出U盘，完成数据导出工作。数据基础编辑处理和分析图5.1.11．双击鼠标进入低应变分析程序W1616-2.09.exe2．“Ctrl+O图5.1.2在“文件类型”点击弹出下拉列表框：《SCR》是岩海最通用数据格式之一，通常选择此项。3．线左侧红点）信号选择方法为：首波清楚，洁净，无共振干扰、且无毛刺。图5.1.34． 或鼠标双击任一条曲线或按“x”键：显示单条曲线或按“y”键：显示两条曲线显示四条曲线5．拉伸压缩曲线6．幅度谱（即频域分析）怎样获取一个高分辨率优质频域曲线应注意以下几点：（1）信号中不应该有和桩土系统无关直流偏移量。直流耦合类仪器或信号经过高倍前放，其直流偏移量是常常存在，直流偏移量会造成频域信号中零频过于丰富。（2）信号前置延迟点数不可太多，通常接收信号全部有预置延迟点数，较多延迟点数会造成频域曲线出现振荡。（3）不宜用较短采样点数或较小时域分辨率。因为频率分辨率Δf＝1/(2N*Δt)，其中N为统计长度,Δt为时域曲线中点和点间时差，为了确保时域分辨率，Δt也较小。所以，直接用此信号进行频域分析,Δf将极大以致于无法深入分析。（4）时域分辨率太低时也会使时域和频域曲线失真。针对上述几点,1616k系列动测仪可对时域信号依以下次序改善:①连续按“-”键，降低信号前置点。每按一次“-”将使信号前置点少10个,“—”10点或1点。改变前置点数可依据需要进行,比如若分析尾部信号频率成份，可将曲线足够左移。②按2~3下“[”，压缩使信号时域分辨率降低4~8倍,通常来说,在信号不失真情况下应尽可能压缩时域曲线,为提升频域分辨率发明前提。每按一次“[”,将使时域曲线压缩一倍，时域分辨率降低一倍，而屏幕中显示时间长度却增加了一倍,“]”功效和“[”相反。③ 按“o”,消去信号中存在直流成份。经上述改变后曲线，前屏部分为信号统计段，以后面则为零值填充段(这是提升FFT频域分辨率一个有效手段)。此时零值填充段有可能出现偏移，为消除这些不合理偏移，可继续采取下述指令修正。④ 连续按“&”或“ˇ”(“shift＋6”或“shift＋7”),直到目测信号统计段基线和坐标轴重合时为止。⑤利用“→”、“←”、“,”、“.”四键将虚竖线光标移至信号统计段尾部，稍靠前一点地方。⑥按“ctrl+x”键,此键将虚竖线光标以后数值全部填充为零，和其相对应一个键是“？”,它将虚竖线光标以前点赋值为零。⑦将光标移至信号统计段尾部后反复按“o”和“ctrl+x”也可消除不合理偏移。⑧按“F”或“(”求原始谱或积分谱,当分析振源和传感器影响时,可求原始谱;而分析桩身完整性,则应视所用传感器而定。因为多种动测方法全部是以速度信号为基础,因此对速度传感器所测信号应分析原始谱,而对加速度所测信号则应分析积分谱(速度谱)。7．数字滤波(低通上限应在速度谱中求得)数字滤波，依据原始加速度信号速度谱，分析其所存在不合理高频成份，并选择数字滤波形式，然后对已完成积分和修正后速度曲线进行数字滤波。这种数字滤波全部自0Hz开始,其上限频率常在2500Hz以上,最低不得超出1000Hz(滤波陡度为1或2阶),不然会引发信号变形；当信号中存在安装谐振时必需数字滤波，分析步骤通常可按以下方法进行:（1）将原始曲线压缩、消直流，观察原始曲线形态走向，粗步判定桩身和曲线所存在质量问题。（2）对原始信号作频谱分析,和较理想速度谱图进行对比,判定其所存在不合理成份,尤其是安装谐振成份。完整桩速度谱图中同一缺点引发共振峰应随着阶数增加而下降,而且总趋势也应逐步下降,在高频端不应该有反常高峰出现。如有这种单一反常高峰,且无周期性现象发生,应被视为安装谐振振荡主频(图Fm=1533.20Hz)。（3）延伸此振荡主频包络路线左侧至轴线,能够简单地将交点所对应频率作为滤波上限截止频率fb(1093.8Hz)。（4）依据频域中所选高频截止频率,按“SPACE”键回复到时域原始信号中进行数字滤波(“b”),其滤波可采取带宽0～fb图5.1.48．“u”：桩形分析图5.1.59．在工具栏框中输入设计桩长或波速。图5.1.610．“v”：改变横坐标单位量纲(在时间t、深度m坐标之间切换)11． ：定义桩头、桩底等 图5.1.712．指数放大，连续介质体内质点振动是随时间指数衰减，均匀无限介质体内传输一维平面应力波幅值也是随距离而呈指数衰减，正因如此，在我们测试信号中，包含有桩底反射后期质点振动信号幅值通常要比入射波质点振动信号幅值低很多，以致于在同一计算机屏幕显示前提下（分辨率最多只能有480个点），常常不易识别桩底反射信号。基于这种情况，岩海软件备有一指数放大功效(“e”),方便在不影响入射波幅值前提下,以随时间指数增大方法放大尾部信号,确保在同一屏幕中桩底反射清楚可见。“e”指令键后,须输入放大倍数并回车。13．：选择放大。鼠标圈定需放大区间后，按下左键不放并上下拖动。14．“f”：平滑它对于毛刺较多信号尤为有效，键“f”程序提醒“请输入平滑点数”，输入平滑点数并回车，即可完成操作，岩海软件中平滑是将以某一点为中心n(输入平滑点数)个值取平均并充入该点对应值这一方法来进行,所以平滑点数不可太大,而且假如一次平滑效果不佳时,还可反复进行,很显然,平滑是另外一个形式数字滤波。15． 复原单个目前曲线16． “|”“{”消除直流偏移量：（1）于曲线任意AB两点间设一加速度偏移量。A将光标移至“B”点,B点幅值为零，曲线绕A点旋转。（2）让B点以后曲线同时绕【A点和曲线尾部幅值零点】旋转归零以消除错误引入加速度偏移量，仍让虚竖线光标在B点，然后键“|。岩海软件中旋转归零，实际上有两个指令，其一为线性旋转归零如上例所用“|”键,其物理概念是施加一恒定加速度偏移量；另一指令是“}”,为非线性旋转归零,其前提是施加一加速度值同时确保拐点处加速度改变值连续,即速度信号一阶微商连续,这也比较符合物理现象,它认为加速度信号偏移应有一个连续暂变过程。结合旋转归零指令，岩海软件中尚备有一一般线性旋转指令“"”【双引号按动一次,B点以后曲线便可线性旋转一定角度。17．或“w”打印存盘为打印文件。六、排版打印打印前形成打印文件【*.wr0】菜单“文件”、“打印设置”1．打印任务图6.1.1经过“上移”，“下移”你能够调整波形打印前后次序在框内修改“工地名”、测试时间、强度、桩号、桩长、波速、桩径等参数。注意修改完成后必需点击“修改全部”或“修改”，不然打印出来参数仍然是未修改参数！2．打印格式图6.1.2经过调整列数、行数你能够改变每页打印波形条数。调整页眉设置、页码格式、起始页码、总页码利于不一样汇报格式编制。3．打印参数图6.1.3依据汇报需要选择特定参数。4．打印预览图6.1.4七、桩身完整性分类和判定1.《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-）判定标准桩身完整性分类桩身完整性类别分类标准I类桩桩身完整II类桩桩身有轻微缺点，不会影响桩身结构承载力正常发挥III类桩桩身有显著缺点，对桩身结构承载力有影响IV类桩桩身存在严重缺点桩身完整性判定类别时域信号特征幅频信号特征I2L/c时刻前无缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差△f≈c/2LII2L/c时刻前出现轻微缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差△f≈c/2L,轻微缺点产生谐峰和桩底谐振峰之间频差△f’>c/2LIII有显著反射波，其它特征介于II类和IV类之间IV2L/c前出现严重缺点反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺点使波形展现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差△f’>c/2L,无桩底频振峰；或因桩身浅部严重缺点只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰注：在同一场地、地基条件相近、桩型和成桩工艺相同基桩，因桩端部分桩身阻抗和持力层阻抗相匹配造成实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波其它桩实测信号判定桩身完整性类别。2.《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-）判定标准桩身完整性类别I类桩桩身完整II类桩桩身有轻微缺点III类桩桩身有显著缺点IV类桩桩身存在严重缺点注：I类、II类桩为合格桩；III类桩需由建设方和设计方等单位研究，以确定修补方案或继续使用；IV类桩为不合格桩。桩身完整性判定时域信号特征幅频信号特征判定2L/c时刻前无缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差△