[PPT]桥梁桩基无损检测_secret

1、工程桩桩身完整性 非破损检测方法与原理反射波法检测 基桩 完整性反射波法检测基桩完整性概述反射波的基本原理桩身内反射波的传播速度桩土体系内声波传播规律桩身内桩底及缺陷的反射波反射波法的现场检测技术要点检测的仪器的技术状况接收传感器的安装与耦合典型的检测实例反射波的信号处理反射法的资料解释桩身完整性判别标准反射法存在的不足 1、反射波法检测基桩完整性概述 1.1 工程桩的缺陷类型 施工中由于工艺因素、地层的地质因素、施工的人为因 素，桩身可能出现下列缺陷： 空洞（原地灌注桩） 夹泥（原地灌注桩） 微裂（预制打入式桩、原地灌注桩） 断、裂（预制打入式桩、原地灌注桩） 二次浇灌面（原地灌注桩） 缩径

2、（原地灌注桩） 沉渣 扩径（原地灌注桩） 扩底 荷兰在二十世纪六十年代中期开发了反射波法检测基桩的完整性 我国在上世纪八十年代中后期国家基本建设大规模发展的背景下 开发研究并推广了反射波法基桩完整检测技术 1995年地质矿产部和建设部联合颁发了基桩低应变动力检测规程 （JGJ/T 9395） 2003年建设部颁发 建筑基桩检测技术规范（JGJ 1062003） 2004年交通部颁发公路工程基桩动测技术规程（JTG/T F81- 01-2004） 1.2 反射波检测基桩完整性的发展概况2.1 波阻抗界面的反射 如介质是不连续的，存在界面 n 其中： ； 当Z1Z2 纵波P垂直入射到界面n时， 产

3、生垂直向上的反射波R 还有垂直的透过波T 反射波R的大小取决于振速反射系数2、 反射波的基本原理桩的截面积变化时也会产生反射，其反射系数 广义的振速反射系数 ； 称广义波阻抗2.2 透过波的大小取决于透过系数RT3.1 桩可视为一维杆的边界条件 当满足下列条件时，基桩可视为一维杆件，即 波长C/fVB/f；D为桩径；L为桩长。3.2 桩身内的纵波声速 E为弹性模量；为介质的密度 3、桩身内反射波的传播速度3.3 一维杆的声速与无限体声速间的关系 一维杆的声速 无限体的声速 一般桩身混凝土的泊桑比（0.20.25） Vp =(1.051.1)VB 。这是超声波所测声速大于反射波所测声速的原因 入

4、射的半球面波有一些是斜入射的，根据折射定律（Snell定律）在桩身侧面将产生折射纵波PP和折射横波PS，使一部分能量由桩身折射扩散进入地层 折射入地层的能量与斜入射的折射系数 RT 有关 （ 注：上式中的即图中的 ；式中的t即图中的2）4 桩土体系内声波传播规律入射到桩身内的半球面波随传播距离的增加，球面的半径增大，便可近似按平面波来计算处理。注：平面波的定义是：波振面是平面，特点是所有的声线垂直向一个方向传播。 见教材 P.2324 中“波的形式”5.桩身内桩底及缺陷的反射波6.1.桩头的处理激振点及接收点应打磨平整。6.2.瞬态激振问题激振脉冲宽度要适当， 能量要适当，振动模式要单一。 A

5、. 激振是反射波法基桩完整性检测的重要技术关键。 根据桩长、地层状况和预期检测缺陷位置来选择激振脉冲波 主频率的原则是： 长桩激振频率要低；（L40m左右，f500 1000Hz） 硬地层的中长桩频率要低；（L1525m，f5001000Hz 短桩激振频率要高；（L10m左右，f10002000Hz） 检测浅部缺陷频率要高 （f 同上） 6 反射波法的现场检测技术要点 B . 激振脉冲波的频率与激振脉冲宽度有关， 窄脉冲频率高，宽脉冲频率低。l锤头的材质软,脉冲宽度宽；l锤头的面积大脉冲宽度宽；l锤的落距与脉冲宽度关系不大；不同材质的锤垫，能调整脉冲宽度。 测长桩或深部缺陷：软材质锤头，重锤慢

6、击，接触面积大，产生的信号脉冲宽度大，低频成分丰富，穿透能力强，但分辨率低测短桩或浅部缺陷：硬材质锤头，轻锤快击，接触面积小，产生的信号脉冲宽度窄，高频成分丰富，分辨率高，但穿透能力差C. 击振的锤及力棒 D . 锤击是关键技术的实例 实例1 荷兰 TNO 的FPDS-4 + 中国的力棒实例2铁锤激振力棒激振 传感器的安装和耦合是能否能取得优质信号的关键问题，是检 测工作另一个重要环节。 应注意的问题有： A. 安装的部位混凝土应完整、无松动，表面平整； B. 传感器安装应与桩顶面垂直； C. 用耦合剂粘结要粘牢，不可在激振时使其产生附加振动； D. 耦合剂可以是黄油、凡士林、牙膏、橡皮泥；

7、E. 使用加速度感器时用橡皮泥一类的耦合剂还可以起到机 械滤波，将击振的高频干扰成分滤除。 F. 其它有关问题参阅“建筑基桩检测技术规范”（JGJ 106 2003）7、 接收传感器的安装与耦合8 检测的仪器的技术状况系统噪音 2mV采样时间间隔 2.0512.0 （s）放大器（浮点）增益 64 （dB）A/D分辨率 ：16（bit）系统动态范围 136 dB 采样长度：4K Byte主要特点： 触摸屏操作 TFT真彩液晶显示 USB盘实现存储波形和软件升级功能 配进口优质加速度传感器 9、典型的检测实例 9.1 检测实例 9.2 特殊的缺陷反射1 （扩径实例1）（扩径实例2） （ 扩径实例3

8、）9.3 特殊的反射2 （断桩）9.4 特殊的“反射”3 （桩头断）9.5 KONPIT(N) 测试实例19.6 KONPIT（N)测试实例210 反射波的信号处理目的：去除杂波、改善信号质量、使信号直观、一般人员能看懂。A. 频谱分析用于了解干扰波的频率范围B. 低通滤波 去处高频干扰波C. 多点平滑滤波 使波形光滑D. 去除直流成分 将信号中的直流去除E. 积分处理 积分后振动加速度可成为振动速度信号、振动速度 信号可成为位移信号 F. 指数放大 波幅是按指数规律衰减，用随时间按指数放大可突出 深部缺陷及桩底信号G. 波幅的归一化处理 将波形中最大峰值调到满度，其他波峰 按比例增加H. 波

9、形的编辑 对上述处理后的波形进行“平移”、“旋转”KONPIT （N)机外软件信号处理新软件 KONPIT （N)机外软件信号处理实例原始信号低通滤波KONPIT（N) 机外软件信号处理新软件指数放大KONPIT(N) 机外软件信号处理新软件KONPIT （N)机外软件信号处理新软件KONPIT（N) 机外软件信号处理新软件KONPIT （N)机外软件信号处理新软件反射波的信号处理实例1原始信号低通滤波积分归一化反射波的信号处理实例2（a）原始信号（b）低通滤波（c）指数放大（d)积分（e）旋转 （f) 移动11 反射波法的频域解释 锤击激励还可以激励起桩身轴线方向上下的多阶振动，即轴向多阶振

10、动 。11.1 桩顶受脉冲力F冲击后桩的轴向振动 前提条件：D；D L；桩身等截面； 材质均匀；地层对桩身有阻尼力。 一维杆的振动方程： 它的边界条件是：u：沿轴向位移；E：弹性模量；A:桩身截面积；Kd：动刚度；hc：土的阻尼系数 上面波动方程的解为： 可得桩的轴向振动频率fn如下：(a) （桩尖嵌入地基、刚性） （n0 ，1 ，2 ，）或 （7） (b) （桩尖地基刚度为零即桩尖自由）（n1， 2，3 n） 或 （8）（c）实际情况是 , 由时域信号作频谱分析可见多阶振动由（7）（8）式可有11.2 动刚度K与频差的关系 当桩底嵌固极差K0，(f2-f1)/f1=1 （f1=VB/2L）

11、当桩底嵌固极佳K，（f2-f1）/f12 (f1=VB/4L) 由此，可了解桩底的嵌固情况。 11.3.实例 12.1.从桩身声波传播规律可由时域曲线推断评价桩身完整性 直达波、 桩底反射波、 缺陷反射波 波幅、 频率、 相位 仅从波形的声参量异常判断缺陷，存在多解性，例如： l离析、空洞、二次浇灌面、夹泥和桩身缩径反映大体一致； l桩身渐扩后再缩径，反射波曲线反应的是缩径，出现误判； l地层变化的反射波和桩身缺陷的反射波无法区分，出现误判 12. 反射法的资料解释需掌握桩施工过程的相关资料12.2.解决多解性必须收集与掌握基桩施工过程的 全部技术资料、档案，包括：A 工程场地的工程地质勘察报

12、告、水文地质概况；B 灌注桩的成孔方式、工艺；C 灌注桩的浇灌环境（如是否是水下作业）、方式 、工艺。正确对桩身完整性、缺陷性质做出推断解释的方法l由地层的岩性是否粘土层，可以判断排除是否缩径；l由地层是否是砂层来判断是否扩径，或可能是渐扩径；l由成孔方式可推断缺陷是否是夹泥；l由地下水文地质条件及混凝土灌注方法、工艺来判断是否可 能离析；l浇灌过程是否连续，判断缺陷是否是二次浇灌面或断桩；l同一场地，如许多桩都在同一深度存在“缺陷”反射波时； 需了解地层是否由软突然变硬，或由硬突然变软；l没掌握施工时水下灌注未用导管对桩底离析出现的误判；l 实例 （地层的反射）13、桩身完整性判别标准类别分 类 原 则I类桩桩身完整，即有明显桩底反射信号，且基本没有缺陷反射信号，实测纵波波速在合理范围内。一般将扩径桩判为I类桩。II类桩桩底反射信号明显，有轻微缺陷反射波，不会影响结构承载力的正常发挥。III类桩桩底反射不明显或没有，但有明显缺陷反射波，影响结构承载力嵌岩桩的桩底反射波与入射波同相IV类桩无桩底反射信号，但存在严重的