基桩低应变检测

1、基桩低应变检测第1页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二主要内容4.1 概述4.2 基本理论和原理4.3 仪器设备4.4 测试技术4.5 现场检测方法4.6 数据处理4.7 报告编写4.8 工程实例分析第2页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、低应变法4.1 概述采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。二、方法适用 范围检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。第3页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、反射波法4

2、.1 概述低应变法等国内外普遍采用的瞬态冲击方法，通过实测桩顶加速度或速度响应时域曲线，基于一维波动理论分析来判定基桩的完整性，称之为反射波法（或瞬态时域分析法）第4页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、应力波4.2 基本理论和原理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。波阻抗是桩横截面积、材料密度和弹性模量的函数 ：密度；c：应力波速；A：桩横截面积；E：桩的弹性模量;一维直杆：d1D-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 。（3）传播：第6页，共107

3、页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（4）一维杆应力波波动方程第7页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（5）应力波在自由端完整桩中的传播第8页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（5）应力波在自由端完整桩中的传播TV入射波与反射波同相第9页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（5）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

4、10页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（6）应力波在固定端完整桩中的传播第11页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（6）应力波在固定端完整桩中的传播入射波与反射波反相第12页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（6）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13页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（7）应

5、力波在波阻抗减小桩中的传播第14页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（7）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15页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（7）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16页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（8）应力波在波阻抗增大桩中的传播第17页，共107页，2022年，5

6、月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（8）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18页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、应力波在桩中的传播4.2 基本理论和原理（8）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19页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、检测原理4.2 基本理论和原理（1）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

7、、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第20页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、检测原理4.2 基本理论和原理（2）引起反射波的原因截面发生变化桩底夹泥混凝土质量变化离析土层变化第21页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、检测原理4.2 基本理论和原理（3）低应变所能检测到的现象第22页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、检测原理4.2 基本理论和原理（4）低应变不能检测到的现象第23页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、低应变检测的优点4.2 基本理论

8、和原理（1）快速检测方法（50-200根/日）（2）准备简便（3）操作简单（4）经验丰富第24页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、低应变检测的局限4.2 基本理论和原理（1）不能提供单桩承载力（2）对小缺陷灵敏度不高（3）无法检测桩底沉渣第25页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测系统4.3 仪器设备测量部分激振设备计算部分信号采集分析仪第26页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测系统4.3 仪器设备第27页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测系统4.3 仪器设备 记录仪 采集

9、仪 手锤传感器第28页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测系统4.3 仪器设备FDP204(B)掌上动测仪第29页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测系统4.3 仪器设备加速度计适调器S/H采 保器A/变换器触发器力传感器锤传感器基桩回声法软件第30页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、激振设备4.3 仪器设备选择不同材质的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄脉冲。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。第31页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二

10、、激振设备4.3 仪器设备第32页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量部分4.3 仪器设备电荷放大器加速度传感器滤波器程控指数增益放大器第33页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量部分4.3 仪器设备（1）传感器传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频带范围。1）加速度传感器技术指标电压灵敏度应大于100mV/g电荷灵敏度应大于20PC/g上限频率不应小于5kHz，安装谐振频率不应小于6kHz量程应大于100g第34页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量部

11、分4.3 仪器设备（1）传感器2）速度传感器技术指标固有谐振频率不应大于30Hz灵敏度应大于200mV/cms-1上限频率不应小于1.5kHz，安装谐振频率不应小于1.5kHz第35页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量部分4.3 仪器设备（2）电荷放大器技术指标测量模式加速度灵敏度调节可调灵敏度增益110mV/pC,20dB总频率范围1200kHz第36页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、采集部分4.3 仪器设备模数转换器（A/D)采样保持器（S/H)程控放大器触发器第37页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四

12、、采集部分4.3 仪器设备（1）采样保持器（S/H）技术指标精度0.01%0.02%采样频率100kHz（单通道）（2）模数转换器（A/D）技术指标位数12位动态70120dB幅值精度优于0.02%（0.2dB）第38页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、采集部分4.3 仪器设备（3）程控放大器技术指标指数型exi（增益为时间的指数函数）（4）触发器技术指标触发模式信号触发（软或硬）触发延迟超前、滞后线性第39页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.3 仪器设备在一般PC机上运行，所配打印机能在信号回放处理时使用。第40页，共107

13、页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.3 仪器设备主操作界面第41页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.3 仪器设备 设置界面第42页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.3 仪器设备 打印高级设置界面第43页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.4 测试技术 波形处理界面第44页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分4.4 测试技术 打印信息预览界面第45页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、计算部分

14、4.3 仪器设备 打印信息预览界面第46页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二4.3 仪器设备RSM24FD分体机第47页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二4.3 仪器设备RSM24FDN一体机第48页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、受检桩规定4.4 测试技术（1）当采用低应变或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。（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。第49页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二

15、、测试参数规定4.4 测试技术（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 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。第50页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量传感器安装和激振操作规定4.4 测试技术（1）传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有

16、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。第51页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、测量传感器安装和激振操作规定4.4 测试技术（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

17、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第52页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、信号采集和筛选规定4.4 测试技术（1）根据桩径大小，桩心对称布置 24 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。第53页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、检测流程4.5 现场检测方法桩头处理仪器连接传感器安装程序设置手

18、锤锤击信号采集与分析结果打印第54页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二二、桩头处理4.5 现场检测方法凿掉浮浆打磨平整桩头干净干燥第55页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、桩头处理4.5 现场检测方法 有浮浆 敲除浮浆第56页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法 分体机交流电源接线第57页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法分体机后面板接线第58页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法

19、加速度传感器连接第59页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法速度传感器连接第60页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)仪器和传感器接线第61页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)第62页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二三、仪器连接4.5 现场检测方法一体机速度传感器连接第63页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、传感器安

20、装4.5 现场检测方法传感器耦合橡皮泥耦合黄油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64页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二四、传感器安装4.5 现场检测方法传感器放置距桩心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65页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、程序设置4.5 现场检测方法基桩动测仪RS-1616K(S)常用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66页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、程序设置4.5 现场检测方法2、采样方式为连续采样；3、设置

21、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67页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、程序设置4.5 现场检测方法第68页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、程序设置4.5 现场检测方法分体机程序常用设置进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界面单击设置进入设置界面第69页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二五、程序设置4.5 现场检测方法桩长=12米；混凝土标号：C30；桩径：1米 用速度传感器进行检测仪器与笔记本

22、电脑通讯速率，586以上请选57600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供选外接传感器设置，请与传感器接的通道和类型一致预设桩长预设波速：C25：3300C30：3600C35：3800C20：3000单击进入主操作界面第70页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二六、手锤锤击4.5 现场检测方法手锤垂直与桩面，锤击点平整，锤击干脆，形成单扰动第71页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法打开采集仪开关，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

23、屏幕上，完成采集。基桩动测仪RS-1616K(S)信号采集第72页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法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73页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法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74页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法打开采集仪开关，点击主操作界面的“采样”按键屏幕出现彩色滚动条，仪器进入采样等待状态，此时用手锤敲击，信号将显示在屏

24、幕上，完成第一次采集。分体机信号采集第75页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法按前次操作完成第二次采集第76页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法完成第三次采样第77页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法当三次采集的波形基本一致，桩底清晰，请点击“存盘”按键进行波形的存储。第78页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二七、信号采集4.5 现场检测方法键入文件名称单击完成保存此时已完成一根桩的现场测试第79页，共1

25、07页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法选文件夹选文件名单击完成读取（1）波形读取第80页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法单击进入处理界面（2）波形处理第81页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法原始波形低通800Hz处理后的波形单击完成处理（2）波形处理第82页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法（3）波形分析移动到桩头位置单击鼠标左键定桩头，同时时间零点移动移动到桩底位置单击鼠标右键

26、定桩底计算波速第83页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法（3）波形分析定桩后出现的桩底类型选择界面单击选择桩底类型第84页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法（3）波形分析定桩底后自动化出的模拟桩图形移动到认为有缺陷的位置单击鼠标左键确定缺陷位置计算出的缺陷位置第85页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法（3）波形分析定缺陷位置后出现的缺陷类型选择界面单击确定缺陷类型单击确定缺陷程度第86页，共107页，2022年，5月20日，22

27、点38分，星期二八、波形分析4.5 现场检测方法（3）波形分析自动化出的缺陷示意图完整性的评价单击进入打印界面第87页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二九、结果打印4.5 现场检测方法波形打印点击打印后出的打印信息预览界面单击进行打印第88页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二九、结果打印4.5 现场检测方法波形打印打印确定后出来的打印提示，当分析完四根桩的波形后并都打印确定后打印机才开始输出第89页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二九、结果打印4.5 现场检测方法波形打印打印输出格式由设置界面中打印信息栏和打印高级设置决定

28、选择打印的内容和输出方式指定每页打印几个波形第90页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法传感器安装现场干扰桩周土第91页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（1）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：建议仪器用电池供电或将仪器接地第92页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（2）传感器安装影响产生振荡调整传感器安装振荡消除解决方案：调整传感器安装使其紧粘桩头第

29、93页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响桩在空气中第94页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响桩在土中第95页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响桩在土中第96页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周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

30、号相似解决方案： （a）利用指数放大 （b）了解土层参数（或地质资料）第97页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响第98页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响第99页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二十、影响测试因素4.5 现场检测方法（3）桩周土影响第100页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、桩身波速平均值的确定4.6 数据处理（1）当桩长已知、桩端反射信号明显时，选取相同条件下不少于5根类桩的桩身波速按下式计算其平均值： 式中 cm桩身波速平均值(m/s); Ci第i根桩的桩身波速计算值（m/s）； L完整桩桩长（m）； T时域信号第一峰与桩端反射波峰间的时间差(ms)； f幅频曲线桩端相邻谐振峰间的频差（Hz），计算时不宜取第一与第二峰； n基桩数量（n5） 第101页，共107页，2022年，5月20日，22点38分，星期二一、桩身波速平均值的确定4.6