基桩低应变动力检测技术

1、基桩低应变 动力检测技术1基桩完整性检测目的（*）低应变反射波法适用范围: 检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷程度及位置。推断： 1）校核桩长、混凝土相对强弱； 2）检测灌注桩桩底沉渣、桩端岩土状。2讲解分五个部分第一部分 波动理论第二部分 现场检测技术第三部分 常见缺陷及特征数据.第四部分 室内数据分析第五部分 局限性及探究3第一部分 波动理论第1节.波动基础(4)第2节.反射波法检测原理4第1节 波动基础 1 振动 波动振动： 质点受激振-在平衡位置运动(惯性力）-持续运动状态波动： 质点受激振-平衡位置运动-周围质点运动（弹性力）- 介质传递5振动 波动（祥） 物体在一定位置附近作来

2、回重复运动称为振动，例如摆的运动、汽缸中活塞的运动、弹簧振子的运动等，这些是可以直接看到的振动。又例如一切发声体的运动、在高频电压激励下压电晶体的运动，这些是不易或不能直接看到的振动。 相互间由弹性力联系着的质点所组成的物质，称为弹性介质。需要进行超声检验的大量固体构件都是弹性介质。弹性介质是由相互间用小弹簧联系着的质点所组成。如图1-1所示。若这种介质中任何一个质点离开了平衡位置，则会产生使它恢复到平衡位置的力，这就是弹性力。6 波动种类 波动是物质的一种运动形式，波动可分为两大类： 一类是机械波，它由于机械振动在弹性介质中引起的波动过程，例如；水波、声波、超声波等； 另一类是电磁波，它是由

3、于电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的转播过程，例如无线电波、红外线、紫外线、可见光、雷达波等。72 相关参数(4参数)振幅（A） ：物体质点振动时离开平衡位置的最大位移。周期（T） ：质点激发受振动开始重复的最小间距。频率（F） ：单位时间内振动的次数（f=1/T)。波长（）：一周期时间内通过介质的距离(m）。 =c/f=cT83、应力波的产生与传播 在弹性介质中，任何一个质点机械振动时，因为这个质点与其邻近的质点间有相互作用的弹性力联系着，所以它的振动将传递给与之相邻近的质点,使邻近的质点也同样地发生振动，然后振动又传给下一个质点，依次类推。这样，振动就由近及远向各个方向以一定速度传

4、播出去，从而形成了机械波。 从上述可知，机械波的产生，首先要有做机械振动的波（声）源，其次要有传播这种机械振动的介质。例如，把石子投入平静的水中，在水面上可以看到一圈圈向外扩展的水波。94、机械波据质点、波传播方向的分类 波的种类是根据介质质点的振动方向和波的传播方向的关系来区分的。它主要分为纵波、横波、表面波等。(1) 纵波：介质质点的振动方向与波的传播方向一致，这种波称为纵波，例如空气、水中传播的声波就是纵波,如下图所示。纵波又常称“ P”波。 10纵波图11 (2) 横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，这种波称为横波，例如绷紧的绳子上传播的波就是横波，如下图所示。横波又常称“ S

5、”波。 横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的所以液体、气体不能传播横波，只有固体才能传播横波。在气体、液体中只有纵波存在。12横波图13（3）表面波：固体介质表面受到交替变化的表面张力，使介质表面的质点发生相应的纵向振动和横向振动，结果使质点作这两种振动的合成振动，即绕其平衡位置作椭圆振动。椭圆振动又作用于相邻的质点而在介质表面传播，这种波称表面波，常以“ R”表示。 14表面波图表面波只能在固体中传播。15纵、横波实例 弹性横波：手握绳子一端上下振动，可以看到左图的波向前传播的过程，这就是弹性横波。 弹性纵波：用手迅速而有节奏地推拉弹簧的一端,可以看到右图弹簧上有部分密集，部分稀疏，部份疏

6、密相间，且这种疏密间的状态沿着弹簧向前传播，这就是弹性纵波。16纵波声速（质点振动传播速度） VP横波声速（质点振动传播速度）VS面波声速（质点振动传播速度）VR可见VP VSVR纵波、横波及面波的时序关系混凝土的 0.2 0.23 ，以锤击作振源反射波法所测声速（一维杆的纵波声速）比超声波法所测混凝土要低5% 7%.17质点振速V、应力波波速C（*）桩身质点约束力平衡（激振）-质点偏离原点运动-最终回到原点 (高应变V=13.0 m/s ,低应变V10-5 m/s)质点激振后（附加弹性力）使周围质点运动波动 (钢C5120m/s 砼C3000-4500m/s)18第2节 反射波法检测原理 当

7、在桩顶垂直施加一瞬时作用力后，桩顶面上的质点受力后产生振动，而振动的传播就形成了波动，此时弹性波就会沿着桩身进行传播。 根据惠更斯菲涅尔原理、费玛原理和波的叠加原理，即波传播到空间每一点都可以看成一个新的点震源。在空间任一点上观测到的波动是在此相遇的各个波所引起振动的合成。191 基本原理1一维波动方程将桩身看作为一根一维弹性杆，由应力波理论知，在轴向动荷载的作用下桩身任一截面的轴向位移随时间的关系可以表示为一维波动方程 （4-1） 式中 u桩身截面的轴向位移； C应力波在桩身中的传播速度，； E和分别为桩身材料的弹性模量和质量密度。202广义波阻抗及波阻抗界面（媒质）设桩身某段为一分析单元，

8、其桩身介质密度、弹模、弹性波波速、截面面积分别用、E、C、A表示，则令 Z=CA=EA/C (4-2)称Z为广义波阻抗。波阻抗的物理含义为：F=ZV式中，F为波阵面所受的力，V为波阵面的质点振动速度。21 当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的、C、A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。界面上 下的波阻抗比值为: 称n为波阻抗比。223应力波在阻抗界面处的反射与透射（将界面处的力、速度分解为入射、反射、透射）设一维平面应力波沿桩身传播，当到达某一与传播方向垂直的波阻抗界面（图4-2）时。根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有VI+VR=VT （4-3）A1（I+R）=A2

9、T （4-4）式中，V、分别表示质点振动的速度和产生的应力，下标I、R、T分别表示入射波、反射波和透射波。23由 (4-4），得1C1A1（VIVR）=2C2A2VT （4-5）联立式（4-3）和（4-5），求得 VR=FVI （ 4-6a） VT=nTVI (4-6b) 式中F称为反射系数 (4-7)T称为透射系数 两者关系 1+F=T24最简式变为： （4-8）式（4-8）是反射波法中利用反射波与入射波的速度量的相位关系进行分析的重要关系式。2526实测波形274、讨论 桩身 不同状况下反射波质点振动速度与入射波质点振动速度的关系281）缩径。n= Z1/Z2= A1/A21 可得F0。于

10、是有：VR与VI同号，而VT恒与VI同号。表现为反射波相位与初始入射波同向，但在缩径的下界面,由于，VR和VI为反向，故后续反射波的相位与初始入射波相反。典型的波形如图(4-3)(4-4)所示。假定C为已知，则桩长和桩截面减小的位置可以确定.292）桩身夹泥、离析、孔洞、蜂窝=(胶结)四种情况及相应的应力波传递过程，见图(4-5)。30夹泥、离析、孔洞、蜂窝：31特别地:缺陷的具体类型,须经下面三点综合判定： 根据地质资料和施工记录以及桩型区分； 根据波形分析； 根据同场地波速区分。323）桩身局部断裂（裂纹）。如图4-7，典型V（t）曲线如图4-8。Ll处反射信号与L处（桩底）反射信号的强弱

11、，随着裂纹的严重程度而不同。334）桩身彻底断裂 桩身某处完全断开。如图4-9，Z2相当于空气的波阻抗，有Z20，于是得n= Z1/Z2= A1/A2由式（4-7）得F=1，T=0代入式（4-6a）和（4-6b），可得VR=VI ，VT=0即应力波在断开处发生全反射，由于透射波为零，故应力波仅在上部多次反射而到不了桩底。典型的实测曲线如图4-10所示。断裂的位置可按下式确定：3435深部断桩 深部断裂，近似于摩擦桩或沉渣桩桩底反射，有高幅值的桩间反射，反射波相位与初始入射波相同,最多可见2次反射，但按平均波速算桩长却远比设计桩长要短，或按设计桩长算波速远大于一般桩的波速，如按常规公式2L/t计

12、算后得到的Vp达到4300m/s以上，这时就应该考虑到可能是桩基未打到设计的深度，或者是桩在深部有断桩现象 中部断桩36 表现在反射波曲线的多次等周期衰减，反射曲线、反射子波的第一子波相位由于是高阻抗材料传向低阻抗的水、空气或充泥材料，故其相位与桩的初始入射波同相位，而后续波由于从低阻抗的软材料进入高阻抗的硬材料，故其相位表现为与初始入射波相反。我们可以从各反射波的等距峰峰t值来计算断裂处的度。浅部断桩 桩浅部断裂， 是指桩的断裂部位在5m内，这往往是由于机械开挖或开挖旁堆土所致,它的反射波曲线表现形式与桩中间断相似，但峰峰很密，t较小，有多次反射;有时好像叠加了一个低频的波,且波形的衰减也很

13、慢.375）扩径。如图4-10，可知在Ll处n= Z1/Z2= A1/A20。可得结论：截面积增大处，VR与VI反号，第一反射波与初始入射波相反号;当应力波进入扩径的第二界面即底界面时，VR和VI同号，反射波的后续波与初始入射波表现为同方向，但由于扩径的形态各有不同,其反射波的表现也将有差异，在严重扩径时,也会见到多次反射，而往往下界面的同向反射波表现得更清晰一些。而VT恒与VI同号。典型的波形如图4-11所示。桩长和桩截面变化的位置可以确定如下：3839桩底 不同状况下反射波质点振动速度与入射波质点振动速度的关系401）摩擦桩桩底 因为1C1A12C2A2，所以n= Z1/Z21，代入式（4

14、-7）得F0）由式（4-6）可知，在桩底处，速度量的反射波与入射波同号，体现在V（t）时程曲线上，同向反射。典型的完好摩擦桩的实测波形如图4-13。由图4-12、图4-13分析可得激振信号从触发到返回桩顶所需的时间t1、纵波波速C、桩长L三者之间的关系为 41此时，仅在桩底存在界面，速度波沿桩身的传播情况如图4-12所示。422）嵌岩桩桩底如图4-14。Z1Z2，n1，VR与VI反号，实测波形如图4-15。433）桩底扩大头如图4-16所示。典型的测试曲线如图4-17。444）端承摩擦、摩擦端承型 需综合考虑，判断。5）沉渣 同摩擦桩。6)无桩底反射 Z1Z2，n1，F0，VR接近为零，此时桩

15、底基本不产生反射信号，反映在波形图上，则看不见桩底反射信号。45小结 ： 完整桩1短桩：桩底反射R与入射波频率相近，振幅略小(与土层有关) 。2长桩：桩底反射振幅小，频率低(与土层有关)。3 摩擦桩: 桩底反射与入射波同相位，4 端承桩: 桩底反射与入射波反相位。46缩径1 曲线较规则，缩径第一反射波与入射波同相位。反射子波的振幅大小与缩径尺寸正相关。2缩径不严重时,一般可见桩底反射。47离析(胶结)1 曲线不规则，缺陷严重时,一般见不到桩底反射。2 离析的第一反射波与入射波同相位，幅值视离析程度呈正相关,但频率明显降低。3中、浅部严重离析，可见到多次反射波。48断桩1 浅部断裂（2m:周期性

16、锯齿状子波叠加或大低频背景上的脉冲子波。(与振源有关)2 中部断裂为一多次反射子波等距出现，振幅逐次下降。3 深部断裂似桩底反射曲线，但所计算的波速远大于正常波速。49断桩波形50扩径 曲线规则，扩径第一反射波与入射波反相位；反射波与入射波反向，反射波的振幅与扩径尺寸正相关。51桩底沉渣 桩底沉渣:桩底反射与入射波同相位，其幅值大小与沉渣的厚度和物理力学性质呈正相关52第二部分 现场检测技术 应力波反射法动测基桩质量是以一维连续杆件的振动为理论基础,当桩顶受到一瞬态激励后,应力波沿桩身往下传播,遇到桩身某一波阻抗界面时,其部分能量反射回到桩顶,人们利用桩顶安装的传感器接收速度响应信号,借助相应

17、的软件判别桩身完整性和桩身缺陷位置及性质。53第1节、检测工作流程图（*） 54接受委托调查、资料收集制定检测方案前期准备（设备、仪器检定）现场检测计算分析和结果评价（重新检测、验证、扩大检测）检测报告55检测工作流程(总)接收检测任务委托-委托要求、检测数量、检测方法.调查、资料收集-收集被检测工程的岩土工程勘察资料、桩基设计图纸、施工记录；了解施工工艺和施工中出现的异常情况。进一步明确委托方的具体要求。检测项目现场实施的可行性。制定检测方案-包含以下内容：工程及地质概况、基桩参数和设计要求、施工工艺、检测方法和数量、受检桩选取原则、检测周期以及所需的机械或人工配合。 现场检测-桩头处理、场

18、地开挖、道路、供电、照明等要求。 计算机分析和结果评价-检测报告及报告归档56检测工作流程(祥)（1）被检工程项目名称及建设、设计、施工监理单位名称；（2）工程项目地点、规模、地基基础设计等级、桩基础型式、设计对检测要求等工程概况（3）被检工程的岩土工程勘察资料(地层分层、持力层、研算承载力)；周围环境：有无暗湖、暗河。（4） 设计桩基础施工桩位图、桩径、桩长、施工记录、护筒高度、直径、钢筋笼规格和长度、砼标号等级、充盈系数、砼砂石组分。；57（5）施工机械、成桩工艺、施工的程序、打桩方式、会否引起挤压，会否伤害其桩头，有否在施工中产生故障（如停电事故、丢钻头）、施工速度等。；（6）施工过程中

19、成桩质量检查资料； 成桩质量检查是桩基施工过程中，施工方在监理方监督指导下，对各施工工序过程的质量检查。成桩质量检查资料，是桩基检测前必须了解的重要资料，不同桩型的检查有： a）灌注桩的成桩检查主要包括成孔及清孔、钢筋笼制作及安装、混凝土搅制及灌注等三个工序过程的质量检查资料。58 b）预制桩和钢桩成桩质量检查主要包括制桩、打入（静压）深度、停锤标准、桩位及垂直度检查资料。 c）沉管灌注桩及其他具有上述灌注桩和预制桩施工工序的质量检查，按上述一、二、有关项目进行的质量检查资料。（7）试桩桩顶处理方法、处理前后的标高、龄期等； （8）进一步明确委托方的具体要求；（9）检测项目现场实施的可行性；（

20、10）其他。59第二节、检测方案的编写1）委托方、设计单位的要求，即检测目的2）工程概况、桩基工程概况3）工程地质概况4）检测方法及检测方法选用依据5）检测依据、标准、规范606）试验桩处理要求7）受检桩抽样方案8）检测部署：设备、人员配置；水电要求、检测环境、检测配合；检测时间安排9）试验过程10）试验报告涵盖内容简述61第三节 规范要求当采用低应变法或声波透射法检测桩身完整性时，受检桩的混凝土强度至少达到设计强度的70 且不少于15MPa 。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

21、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；623）对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。抽检数量不应少于总桩数的10%。 4）地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。5）工程有特殊需要时，应适当加大抽检数量，尤其是低应变法检测具有速度快、成本低的特点，扩大检测数量能更好了解整个工程基桩的桩身完整性情况。63第四节 、现场检测图2-1 反射波法的现场测试示意图64单桩测试流程图651、现场检

22、测前应做到1) 核查受检桩的桩位，检查休止时间是否达到检测规范要求(或实察试验)；2) 检查仪器是否正常以及准备全套工作设备;3) 主机、连接线、电池（充电）、激振源、传感器;4)对周围环境情况（如振动、地下降水等）作好检查与记录。662、检测过程中1) 严格按检测规范进行检测；2) 遵循国家有关安全生产的规定；3) 数据出现异常，立即查找原因，确定是否重新检测；4) 当需要进行验证或扩大检测时，验证方法的选择、扩大检测的桩数及抽样方法.673、受检桩要求（*）1 、受检桩桩身混凝土强度至少达到设计强度的70 且不少于15MPa 。 2 、 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。、桩顶面

23、应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。 4、桩头平整，凿表浮浆，露出新鲜砼面，干净且无积水 5 、桩顶外露主筋影响测试时应割掉。否则： 1、影响测试信号质量 2、应力波不能正常传递 3、桩顶砼不能代表桩身砼质量68桩头差时波形694 信号采集和筛选1) 低应变法信号采集时，应根据桩径大小。桩心对称布置24个检测点，每个检测点记录存放信号数不宜少于3 个。2)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。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)当干扰较大时，为提高信噪比可采用信号增强技术进行多次重复激振，提高信噪比；当信号一致性差时，应分析原因，排

24、除人为和检测仪器等干扰因素，重新检测。5)对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测，相互验证。70一致性7172信号测试要求 、不同检测点应各自有好的一致性，不含零漂，不含高频干扰 、检测时应随时检查采集信号的质量，当有缺陷时应据缺陷位置的深浅，及时改变锤击脉冲宽度和采样频率73第五节 仪器设备（*）要求：应具有信号显示、储存和处理分析功能。A/D转换器（分辨率、单通道采样频率）加速度测量字系统（频率响应，幅值非线性，冲击测量时零漂，传感器安装谐振频率）速度测量子系统（频率响应，幅值非线性，传感器安装谐振频率）7475测试参数设定（5*）1)时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5m

25、s；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或校准结果设定。7677第六节 振源（激振工具要求*)要求: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软硬适宜的锤垫；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。 瞬态激振通过改变锤的重量及锤头材料，可改变冲击入射波的脉冲宽度及频率成分。锤头质量较

26、大或刚度较小时，冲击入射波脉冲较宽，以低频成分为主；当冲击力大小相同时，其能量较大，应力波衰减较慢，适合于获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别。锤头较轻或硬度较大时，冲击入射波脉冲较窄，含高频成分较多；当冲击力大小相同时，虽其能量较小并加剧大直径桩的尺寸效应影响，但较适宜于桩身浅部缺陷的识别及定位。 78 常用激振设备:激振设备有手锤或力棒,其作用是产生振动信号。一般地，手锤产生的信号频率较高，可用于检测短、小桩或桩身的浅部缺陷；力棒的重量和棒头可调，增加力棒的重量和使用软质棒头（如尼龙、橡胶）可产生低频信号，可用于检测长、大桩和测试桩底信号。激振的部位宜位于桩的中心，但对于大桩也可变换位置以确定

27、缺陷的平面位置。激振的地点应打磨平整，以消除桩顶杂波的影响。另外，力棒激振时应保持棒身竖直，手锤激振时锤底面要平，以保持力的作用线竖直。7980振源说明材质软硬材料过硬，将激发出高频脉冲波，高频波可提高缺陷处的分辨率，对探测桩身浅部缺陷有利，但高频波易衰减，不易获取长桩的桩底反射；材料过软，激发出的初始脉冲太宽，低频波有利于检测桩底反射，但会降低桩身上部缺陷的分辨率81上图:铁锤 下图:尼龙头力棒 82振源说明冲击能量 锤重及落锤速度的大小决定了能量的大小。敲击时能量应适中，能量小，则应力波会很快衰减，从而看不见桩下部缺陷和桩底的反射。因此，检测大直径长桩时应选择较重的力锤并加大捶击速度，大幅

28、度提高敲击力度，但锤过重又将造成微小缺陷被掩盖。锤重的选择应在桩身没有缺陷情况下而尽量有明显的桩底反射为原则83振源说明接触面积对于大直径灌注桩，除应选择重锤加大能量冲击外，相应地要加大锤的直径使锤与桩头的接触面积增大。若使用小锤检测大直径灌注桩，需要多点激振、多点接收，以便了解桩身横向的不均匀性，而使用大锤，选择合适的接收点，可获得桩的整体响应，有利于判断桩身局部缺陷84振源说明脉冲宽度 宽脉冲，有利于长桩及深部缺陷检测，但相应的波长增大，由于波具有绕射能力，若入射波波长比桩身中缺陷的特征尺寸大得多时，波大部分可以绕射过去，反射波强度降低，识别桩内小缺陷的能力就差，也就是分辨率低。若减小脉冲

29、宽度、减小波长，则不能满足将桩视作一维弹性杆件的要求，会出现速度及波形的畸变。因此应依据桩的特点，激发合适宽度的入射波脉冲。有时在同一根桩上，按照不同的检测目的，需要产生不同的脉冲宽度。85激发桩底-低频大能量86浅部缺陷-高频低能量87激振点的选择（5*）1)实心桩的激振点位置应选择在桩中心，检测点宜在距桩中心2/3半径处；2)空心桩的激振点和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，激振点宜为桩壁厚的1/2处。 3)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软硬适宜的锤垫；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。88激

30、振点的选择4) 激振点应避开钢筋笼的主筋影响。其目的是减少外露主筋对测试产生干扰信号。若外露主筋过长而影响正常测试时，应将其割短。5) 激振方向应沿桩轴线方向。目的是为了有效减少敲击时的水平分量。89903 传感器安装要求（6*）1 、安装传感器部位的混凝土不得凹凸不平,不平时应磨平，2 、传感器安装应与桩顶面垂直；3 、用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度,粘结层应尽可能薄,传感器安装底面与桩顶面之间不得留有缝隙。（耦合剂要求） 4 、传感器安装点应避开钢筋笼的主筋，其目的是减少外露主筋对测试产生干扰信号。若外露主筋过长而影响正常测试时，应将其割短。5、传感器安装点宜为距桩中心三分之二半径处

31、；空心桩传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。6、桩径大于350mm的桩应进行多点测试或安装（桩径1200mm时每根桩不少于4个检测点信号）91传感器要求（7*）总要求: 选择量程范围宽, 谐振频率较高, 频率相应范围宽, 阻尼特性好, 灵敏度较好的传感器. 要有宽的动态范围要有宽的频率响应范围:在10%幅频误差内，加速度计幅频线性段的高限不宜小于5000Hz，同时也应避免在桩顶敲击处表面凹凸不平时用硬质材料锤（或不加锤垫）直接敲击。 高阻尼磁电式速度传感器固有频率在1020Hz之间时，幅频线性范围（误差10%时）约在201000Hz内，高频窄脉冲冲击响应测量不宜使用速度传感器。92尽量选用安装

32、谐振频率较高的加速度传感器。传感器的可用上限频率在其安装谐振频率的1/5以下时，可保证较高的冲击测量精度，且在此范围内，相位误差几乎可以忽略。阻尼特性好灵敏度较好的传感器要有少的失真度 要有较小的受非振动环境影响.针对不同测试目的选择不同传感器，当检测长桩的桩底反射和深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器，当检测短桩或浅部缺陷时，应选用宽频带的加速度传感器和速度传感器。93大直径灌注桩振荡曲线94消除大直径灌注桩振荡方法1)降低振源频宽(用低频锤);2)观察传感器安装位置的合理性;3)耦合剂是否恰当;4)传感器是否松动.95传感器阻尼系数影响a阻尼系数较低时会出现一共振峰b阻尼系数过大时使低频的

33、非线性程度加剧96两传感器测试信号比较（优劣）：一般情况下两者一致，但速度计L2m ， L40m时难加速度计：安装不好，激振差，则高频或漂移，但长大桩深浅部均适宜 97传感器安装刚度影响耦合程度影响高频部分测试结果：安装刚度 底座质柔性固结：接触谐振 固体耦合：效果好9899100 应力波反射法对传感器频响要求 （桩：深、浅处频率所需带宽）据分析：测试系统各部分频率上限f上=1.5（C/2b） 例： b=2m C=4000m/s 则 f 上=1500HZ进行频域分析时，设定上限f上=2.5(C/2b) 例： b=2 m C=4000m/s 则 f上=2500HZ低频截频率不得低于f=0.25(

34、C/2L) 例： L=40m C=4000m/s 则 f 下=1015HZ101测试系统相互关系或测试信号的综合影响：1、桩身频响P（w） 2、传感器频响B（w）3、振源频响F（w） 4、仪器频带宽A（w）5、环境干扰H（w）即：V（w）=P（w）*B（w）*F（w）*A（w）*H（w）V（f）=P（f）B（f）F（f）A（f）H（f）102第三部分常见缺陷及特征数据103常见缺陷类型与典型缺陷曲线（一）预制桩常见缺陷接缝 断裂 裂纹 内部裂纹 缺损 离析104（二）灌注桩常见缺陷(*)蜂窝 疏松 夹泥 缩颈 裂纹 弯曲 浮浆 沉渣105灌注桩常见质量问题沉管灌注桩:1)断桩(振断,拉断) 2

35、)缩径3)混凝土密实度差(离析.夹泥,空洞) 4)吊脚桩泥浆护壁灌注桩:1)断桩(停电或导管连接不密封或其他原因) 2)钢筋笼上浮3)桩底沉渣 4)桩身离析106（三）桩身缺陷与典型记录曲线107模型桩108109（四）传感器安装不良在波形上的反应 口香糖+手扶传感器安装下实测波形110两种传感器同桩同锤作用下波形1 上面加速度计积分后速度波形优于下面速度计测试波形111三只传感器同桩同锤作用下波形2 上面加速度计积分后速度波形优于最下面纯速度计测试波形112同一根桩不同振源敲击下的波形1 浅部存在缺陷时大锤测试信号易漏判113同一根桩不同振源敲击下的波形2小锤测试桩底不清晰114同一根桩不同

36、振源敲击下的波形3大小锤测试均有桩底反射但小锤测试信号有振荡115桩头差时波形的反应1 灌注桩龄期不够时在波形上的反应116桩头差时波形的反应3 桩头浮浆影响下波形117桩头差时波形的反应4 桩头破损时实测波形的反应118桩头差时波形的反应5 桩头清理不干净时实测波形的反应119桩头有帽6120大桩径时实测波形的反应 面波影响下波形121振源敲击不合适时实测波形1 波形漂移(垃圾信号)122振源敲击不合适时实测波形2 可见桩底反射,但信号漂移,不归零123失真波形124正常波形 摩擦桩实测波形1125正常波形 嵌岩桩波形2126正常波形 嵌入微分化花岗岩一定深度的基桩3127正常波形 扩底桩波

37、形4128动测抽芯对比129芯样130第四部分 室内数据分析总的原则：应依据波列图中的入射波和反射波的波形，相位、振幅，频率及波的到达时间特征，推定单桩的完整性 同时应坚持：独立、客观、公正的原则信号处理原则：（a）频谱分析（FFT）； （b）低通滤波频；（c）积分处理； （d）指数放大；（e）归一化处理。131第一节 桩身波速平均值的确定 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根类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：132波速确定式中 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cicm/cm不宜大于5%； L

38、 测点下桩长（m）； T 速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）； f 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（n5）。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。133计算波速事例 地质条件,设计桩型,成桩工艺相同的10根桩,完整性类别均为类,桩身波速分别为:3800m/s, 3600m/s, 3700m/s, 3950m/s, 3900m/s ,4000m/s, 3750m/s, 4050m/s ,3900m/s, 3950m/s ,请计算桩身波速平均值.计算

39、:要求Ci取值的离散性不能太大, cicm/cm5%；3667m/sCi4053m/s.剔除3600m/s,n=95,经计算平均值Cm=3889m/s134第二节 资料解释1 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，按规范表3.5.1的规定和表8.4.3（桩身完整性判断）所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。要求： 一、收集地质资料：为更好地对桩的质量进行分析和判断，必须对测试工地的有关资料进行全面的收集和了解，其中包括收集工地的地质资料，查阅岩土的土工和力学指标；弄清土层的分布和走向，详细阅读地质报告，特别要了解在桩长度范围各地层

40、的含水量、孔隙比、压缩模量、容重、内摩擦角、地基承载力以及侧壁摩阻和端阻的建议值。135资料解释2 二、查阅本工程桩的施工资料，详细了解桩的施工顺序，核准桩机型号、锤重、落距和贯入度。 三、了解混凝土的配合比，钢材的规格，钢筋笼的长度，水泥、骨料规格以及试块的抗压强度。 四、查阅打桩记录，特别应了解工地内打桩过程中曾出现的故障及处理过程，并参阅测试桩的充盈系数、塌落度和龄期等。 五、收集工地在施工过程中进行井径和沉渣测试的资料，以便分析桩的扩径和缩颈与地层和施工的关系136资料解释3分析原始信号。初步判断桩身完整性进行时域分析。对信号进行数字滤波（平滑）、指数放大等处理，以便去掉无关信号，将桩

41、身完整性的各种反映充分展现出来，便于准确分析深入的频域分析。由组成信号的频率成分更能全面的分析桩身完整性。 野外的动测时域信息，尽管它具有较优越的真实性，但许多曲线不可避免地夹杂着许多干扰信号，这给人们的分析带来一些困难，因此对测试信号进行频域分析是很必要的137资料解释4 桩周土阻力对波形曲线的影响： 导致应力波迅速衰减，使有效测试深度减小； 影响缺陷反射幅值，造成利用幅值进行缺陷定量分析的误差增大；在软硬土层交界附近产生土阻力波，干扰桩身反射信号。例如，若桩周土某一段为软弱土层，而上、下层土质均较硬，则会产生类似缩颈的假缺陷138第三节 桩身完整性判定139第四节、检测报告检测报告应包含以

42、下内容：1）委托方名称，工程名称、地点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构型式，层数，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；2）地质条件描述；3）受检桩的桩型、尺寸、桩号、桩位、桩顶标高和相关施工记录；4）检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述；5）受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果；6）与检测内容相应的检测结论。7）桩身波速取值；8）桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；9）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。140第五部分、局限性及探究 1、不能量化 2、桩的长径比5 LD40 3、桩底测不出，桩长，砼强度？141测试盲区传感器频响不够振源或入