高低应变法

8低应变法8.1适用范围8.1.1本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。8.1.2本方法的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。8.2仪器设备8.2.1检测仪器的主要技术性能指标应符合《基桩动测仪》JG/T3055的有关规定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。8.2.2瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000Hz的电磁式稳态激振器。8.3现场检测8.3.1受检桩应符合下列规定：1桩身强度应符合本规范第3.2.6条第1款的规定。2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。3桩顶面应平整、密实、并与桩轴线基本垂直。8.3.2测试参数设定应符合下列规定：1时域信号分析的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。2设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。3桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。4采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点。5传感器的设定值应按计量检定结果设定。8.3.3测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：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。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。8.3.4信号采集和筛选应符合下列规定：1根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个。2检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。3不同检测点及多次实测时域信号一致性较差，应分析原因，增加检测点数量。4信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。8.4检测数据分析与判定8.4.1桩身波速平均值的确定应符合下列规定：1当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：niicnc1m1（8.4.1-1）TΔLci2000（8.4.1-2）fΔLci2（8.4.1-3）式中cm——桩身波速的平均值（m/s）；ci——第i根受检桩的桩身波速值（m/s），且︱ci－cm︱/cm≤5%；L——测点下桩长（m）；ΔT——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）；Δf——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）；n——参加波速平均值计算的基桩数量(n≥5)。2当无法按上款确定时，波速平均值可根据本地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。8.4.2桩身缺陷位置应按下列公式计算：ctΔxx20001（8.4.2-1）fΔcx21（8.4.2-2）式中x——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；Δtx——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）；c——受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时用cm值替代；Δf′——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）。8.4.3桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按本规范表3.5.1的规定和表8.4.3所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。桩身完整性判定表8.4.3类别时域信号特征幅频信号特征Ⅰ2L/c时刻前无缺陷反射波；有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2LⅡ2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波；有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差Δf′c/2LⅢ有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间Ⅳ2L/c时刻前出现严重缺陷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陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波。缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差Δf′c/2L，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰注：对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可参照本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。8.4.4对于混凝土灌注桩，采用时域信号分析时应区分桩身截面渐变后恢复至原桩径并在该阻抗突变处的一次反射，或扩径突变处的二次反射，结合成桩工艺和地质条件综合分析判定受检桩的完整性类别。必要时，可采用实测曲线拟合法辅助判定桩身完整性或借助实测导纳值、动刚度的相对高低辅助判定桩身完整性。8.4.5对于嵌岩桩，桩底时域反射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桩底嵌岩情况。8.4.6出现下列情况之一，桩身完整性判定宜结合其他检测方法进行：1实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确评价。2设计桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩。8.4.7检测报告应给出桩身完整性检测的实测信号曲线。8.4.8检测报告除应包括本规范第3.5.5条内容外，还应包括：1桩身波速取值；2桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；3时域信号时段所对应的桩身长度标尺、指数或线性放大的范围及倍数；或幅频信号曲线分析的频率范围、桩底或桩身缺陷对应的相邻谐振峰间的频差。9高应变法9.1适用范围9.1.1本方法适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。9.1.2进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。9.1.3对于大直径扩底桩和Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。9.2仪器设备9.2.1检测仪器的主要技术性能指标不应低于《基桩动测仪》JG/T3055中表1规定的2级标准，且应具有保存、显示实测力与速度信号和信号处理与分析的功能。9.2.2锤击设备宜具有稳固的导向装置；打桩机械或类似的装置（导杆式柴油锤除外）都可作为锤击设备。9.2.3重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整，高径（宽）比不得小于1，并采用铸铁或铸钢制作。当采取自由落锤安装加速度传感器的方式实测锤击力时，重锤应整体铸造，且高径（宽）比应在1.0～1.5范围内。9.2.4进行承载力检测时，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%～1.5%，混凝土桩的桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。桩的贯入度可采用精密水准仪等仪器测定。9.3现场检测9.3.1检测前的准备工作应符合下列规定：1预制桩承载力的时间效应应通过复打确定。2桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩锤重心应与桩顶对中，锤击装置架立应垂直。3对不能承受锤击的桩头应做加固处理，混凝土桩的桩头处理按本规范附录B执行。4传感器的安装应符合本规范附录F的规定。5桩头顶部应设置桩垫，桩垫可采用10～30mm厚的木板或胶合板等材料。9.3.2参数设定和计算应符合下列规定：1采样时间间隔宜为50～200μs，信号采样点数不宜少于1024点。2传感器的设定值应按计量检定结果设定。3自由落锤安装加速度传感器测力时，力的设定值由加速度传感器设定值与重锤质量的乘积确定。4测点处的桩截面尺寸应按实际测量确定，波速、质量密度和弹性模量应按实际情况设定。5测点以下桩长和截面积可采用设计文件或施工记录提供的数据作为设定值。6桩身材料质量密度应按表9.3.2取值。桩身材料质量密度（t/m3）表9.3.2钢桩混凝土预制桩离心管桩混凝土灌注桩7.852.45～2.502.55～2.602.407桩身波速可结合本地经验或按同场地同类型已检桩的平均波速初步设定，现场检测完成后应按第9.4.3条调整。8桩身材料弹性模量应按下式计算：2cE(9.3.2)式中E——桩身材料弹性模量（kPa）；c——桩身应力波传播速度（m/s）；ρ——桩身材料质量密度（t/m3）。9.3.3现场检测应符合下列要求：1交流供电的测试系统应良好接地；检测时测试系统应处于正常状态。2采用自由落锤为锤击设备时，应重锤低击，最大锤击落距不宜大于2.5m。3试验目的为确定预制桩打桩过程中的桩身应力、沉桩设备匹配能力和选择桩长时，应按本规范附录G执行。4检测时应及时检查采集数据的质量；每根受检桩记录的有效锤击信号应根据桩顶最大动位移﹑贯入度以及桩身最大拉、压应力和缺陷程度及其发展情况综合确定。5发现测试波形紊乱，应分析原因；桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧，应停止检测。9.3.4承载力检测时宜实测桩的贯入度，单击贯入度宜在2～6mm之间。9.4检测数据分析与判定9.4.1检测承载力时选取锤击信号，宜取锤击能量较大的击次。9.4.2当出现下列情况之一时，锤击信号不得作为承载力分析计算的依据。1传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零。2严重锤击偏心，两侧力信号幅值相差超过1倍。3触变效应的影响，预制桩在多次锤击下承载力下降。4四通道测试数据不全。9.4.3桩身波速可根据下行波波形起升沿的起点到上行波下降沿的起点之间的时差与已知桩长值确定（图9.4.3）；桩底反射信号不明显时，可根据桩长、混凝土波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速值综合确定。9.4.4当测点处原设定波速随调整后的桩身波速改变时，桩身材料弹性模量和锤击力信号幅值的调整应符合下列规定：1桩身材料弹性模量应按本规范式（9.3.2）重新计算。2当采用应变式传感器测力时，应同时对原实测力值校正。9.4.5高应变实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时，不得进行比例调整。9.4.6承载力分析计算前，应结合地质条件﹑设计参数，对实测波形特征进行定性检查：1实测曲线特征反映出的桩承载性状。2观察桩身缺陷程度和位置，连续锤击时缺陷的扩大或逐步闭合情况。9.4.7以下四种情况应采用静载法进一步验证：1桩身存在缺陷，无法判定桩的竖向承载力。2桩身缺陷对水平承载力有影响。3单击贯入度大，桩底同向反射强烈且反射峰较宽，侧阻力波﹑端阻力波反射弱，即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不符合。4嵌岩桩桩底同向反射强烈，且在时间2L/c后无明显端阻力反射；也可采用钻芯法核验。9.4.8采用凯司法判定桩承载力，应符合下列规定：1只限于中、小直径桩。2桩身材质、截面应基本均匀。3阻尼系数Jc宜根据同条件下静载试验结果校核，或应在已取得相近条件下可靠对比资料后，采用实测曲线拟合法确定Jc值，拟合计算的桩数应不少于检测总桩数的30%，且不少于3根。4在同一场地、地质条件相近和桩型及其截面积相同情况下，Jc值的极差不宜大于平均值的30%。9.4.9凯司法判定单桩承载力可按下列公式计算：cLtVZcLtFJtVZtFJR2212112111c11cc（9.4.9-1）cAEZ.（9.4.9-2）式中Rc──由凯司法判定的单桩竖向抗压承载力（kN）；Jc──凯司法阻尼系数；t1──速度第一峰对应的时刻（ms）；F(t1)──t1时刻的锤击力（kN）；V(t1)──t1时刻的质点运动速度（m/s）；Z──桩身截面力学阻抗（kN·s/m）；图9.4.3桩身波速的确定A──桩身截面面积（m2）；L──测点下桩长（m）。注：公式（9.4.9-1）适用于t1+2L/c时刻桩侧和桩端土阻力均已充分发挥的摩擦型桩。对于土阻力滞后于t1+2L/