低应变基桩完整性检测基本原理与应用

低应变动力测试低应变基桩完整性检测目录第一章基本概念及检测原理第二章检测系统第三章现场检测技术第四章实测波形汇编第一章基本概念及检测原理目录第一节应力波基本概念第二节应力波在桩中的传播第三节低应变的检测原理低应变动力测试相关规定主要依据规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）一、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003规定1、柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根。2、设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根。二、低应变法的仪器设备主要由低应变激振设备和基桩动测仪组成。三、低应变动力检测方法包括反射波法和机械阻抗法。四、桩身缺陷有三个指标：位置、类型（性质）、程度。五、低应变激震设备分为瞬态和稳态两种。根据现场实际情况选择合适的激振设备、传感器及检测仪，检查测试系统各部分之间是否连接良好，确认整个测试系统处于正常工作状态。注意：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。2、桩顶应凿至新鲜混凝土面，并用打磨机将测点和激振点磨平3、建设部和铁道部规定：至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa.①灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的安装及锤击所产生的弹性波在桩顶部分的传播，因此必须清除干净，以露出干净的混凝土表面为准。②预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结合密实时，可不进行处理，若有松动和破损现象，必须用电锯截除，不可凿除；③检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台断开，避免因垫层或承台连接造成波的散射，使波形复杂化。④测点和激振点磨平问题。⑤各测点的重复检测次数不应少于3次，且检测波形具有良好的一致性。现场检测注意事项传感器安装规定（1）传感器的安装可采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，并与桩顶面垂直。传感器安装的好坏对采集信息的影响很大，粘结层应可能薄。传感器底面与桩顶应紧密接触，不得用手接触传感器，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。（2）对混凝土灌注桩，传感器宜安装在距桩中心2/3半径处，传感器与激振点的距离桩不宜小于1/2半径，且避开钢筋笼主筋的影响。（3）对预应力混凝土管桩应在两条相互垂直的直径上各布置2个测点。第一章基本概念及检测原理基本概念应力波基本概念应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。波阻抗：：密度；C：应力波速；A：桩横截面积。一维直杆：dL的杆件CAZ第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在桩中的传播振源：手锤锤击桩端面。点振源传播介质：桩L远大于桩径。一维直杆传播：应力波以锤击点为中心半球向外传播，当应力波传播至桩身一定距离S后（一般S1D-2D），波振面才近似为平面。此时手锤锤击桩端认为是应力波在一维杆件中竖直方向传播第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在自由端完整桩中的传播第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在自由端完整桩中的传播桩在自由端桩底反射，与入射波同相第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在固定端完整桩中的传播第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在固定端完整桩中的传播TV入射波与反射波反相第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在固定端完整桩中的传播TVL桩嵌岩桩底反射，与入射波反相第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗减小桩中的传播第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩截面减小入射波与反射波同相桩底反射第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩缩径缩径反射，与入射波同相扩径反射，与入射波反相桩底反射第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗增大桩中的传播第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩截面增大并嵌岩扩径反射，与入射波反相桩底反射，与入射波反相第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩扩径扩径反射，与入射波反相缩径反射，与入射波同相桩底反射，与入射波同相第一章基本概念及检测原理应力波在桩中的传播TVLL1L2T1T2T3T4整桩平均波速C：C=2L÷（T4－T1）扩径位置L1：L1=C×（T2－T1）÷2扩径范围（L2－L1）：（L2－L1）=C×（T3－T2）÷2第一章基本概念及检测原理检测原理检测原理利用应力波在桩中传播时，当桩身的波阻抗发生变化会产生反射的原理，通过分析反射波的幅值、相位、到达时间，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。•桩底•截面发生变化•夹泥•离析•混凝土质量变化•土层变化第一章基本概念及检测原理检测原理引起反射波的原因第一章基本概念及检测原理检测原理低应变所能检测到的现象第一章基本概念及检测原理检测原理低应变不能检测到的现象第一章基本概念及检测原理检测原理低应变检测的优点•快速检测方法（50-200根/日）•准备简便•操作简单•经验丰富第一章基本概念及检测原理检测原理低应变检测的局限•不能提供单桩承载力•对小缺陷灵敏度不高•无法检测桩底沉渣第二章低应变检测系统目录第一节传感器第二节采集仪器第三节软件简介第二章低应变检测系统传感器速度传感器加速度传感器第二章低应变检测系统组合手锤第二章低应变检测系统采集仪RS—1616K（S）基桩动测仪第二章低应变检测系统软件简介主操作界面第二章低应变检测系统软件简介设置界面第二章低应变检测系统软件简介打印信息预览界面第三章现场测试技术目录第一节检测流程第二节现场操作图第三节程序设置第三章现场测试技术检测流程第一步桩头处理第二步仪器连接第三步传感器安装第四步程序设置第五步手锤锤击第六步信号采集第七步信号分析第八步结果打印第三章现场测试技术桩头处理•凿掉浮浆•打磨平整•桩头干净干燥第三章现场测试技术仪器连接仪器和传感器接线第三章现场测试技术仪器连接第三章现场测试技术传感器安装传感器放置距桩心2/3~3/4R处且安装位置要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面第三章现场测试技术传感器安装传感器耦合黄油耦合橡皮泥耦合口香糖耦合使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好第三章现场测试技术程序设置在开始检测之前必须根据不同桩的情况对程序进行设置，下面给出一个例子来学习整个的检测过程的软件操作，注意：以下只讲解了在检测过程中常用的功能，其他功能及程序中出现的参数请仔细阅读软件操作说明书，这里不一一详细说明。第三章现场测试技术程序设置进入主操作界面后，单击按键进入设置界面单击进入设置界面第三章现场测试技术程序设置仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选仪器与笔记本电脑通讯口设置，视电脑串口设置而定，有COM1-6供选2、采样方式为连续采样；3、设置桩土参数（后有详解）6、参数存盘后自动进入采集页面5、参数存盘1、输入正确的检测日期，工地名称简写。4、外接传感器设置，请与传感器接的通道和类型一致第三章现场测试技术程序设置第三章现场测试技术信号采集打开采集仪开关，点击主操作界面的“采样”按键屏幕出现锤数，仪器进入采样等待状态，此时用手锤敲击，信号将显示在屏幕上，完成采集。第三章现场测试技术信号采集当四次采集的波形基本一致，桩底清晰，请点击“磁盘”按键进行波形的存储。第三章现场测试技术波形存盘此时已完成一根桩的现场测试单次存盘键入文件名称单击确认完成保存第三章现场测试技术现场干扰•现场有重型机械在施工回产生振动干扰解决方案：建议在检测采样时停止•现场电压不稳造成干扰解决方案：建议仪器使用前提前充满电。第三章现场测试技术桩侧土影响土层磨阻对桩底反射有衰减土层变化对应力波有影响硬土层变为软土层与缩颈信号相似软土层变为硬土层与扩颈信号相似解决方案：1.利用指数放大2.了解土层参数（或地质资料）第四章实测波形汇编桩在空气中简答题1、简述何为桩身完整性及桩身缺陷？答：桩身完整性定义为：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标；桩身缺陷定义为：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称.2、简述反射法检测灌注桩桩身完整性判定中IV类桩的时域信号特征有哪些？答：2L/c时刻前出现严重缺了陷反射波或周期性反射波，无桩底反射法；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。3、简述反射法检测灌注桩的现场检测步骤？答：（1）灌注桩凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶表面应平整干净且无积水；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。（2）传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足史够的粘结强度。（3）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。（4）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。（5）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。