低应变作 业 指 导 书

作业指导书(基桩低应变动力检测)编写：审核：批准：生效日期：年月日第1版第0次修改管理类别受控非受控.二OO八年十一月作业指导书1.检测方法及适用范围低应变法：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率分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。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。适用于建筑、市政、交通工程中的各类钻孔灌注桩、钢筋混凝土预制桩、预应力管桩及其他类型的打入桩。2.检测依据标准中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003。3.检测的目的检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。4.检测原理本方法的实质是把混凝土桩视为一维弹性杆件，当桩顶受一冲击后，激发一瞬态应力波，应力波沿桩身向下传播，传至波阻抗界面（缺陷或桩底）而产生反射波信号。通过安装在桩顶的高灵敏度传感器，接收反射波，分析应力波各种特征，综合判断桩身质量。检测框图如下：5.仪器设备及管理5.1用于低应变波法测试的仪器一般由测振传感器、信号放大器、数据采集装置和显示记录等部件组成。5.2对检测设备及传感器的要求：加速度传感器灵敏度应大于100mV/g，动态范围可达140-160dB；速度传感器灵敏度应大于300mV/cm/s，动态范围一般小于60dB。整个检测系统应具有可靠的防尘、防潮、防震性能，各部件间匹配良好，整体系统误差小于5%。5.3仪器设备的管理①仪器设备进出库应进行登记，并确认完好状态。②设备使用时进行维护并填写日常运营保养记录。5.3常用动测设备为：RSM—24FD桩基动测分析系统；PIT桩基完整性测试仪。两种型号设备均是集信号放大、数据采集、显示记录和分析处理于一体的高性能仪器，加配备专用加速度传感器，系统性能均优于5.2条要求。5.4测试系统要求每年校准一次。6.检测前准备6.1收集和了解检测工程概况工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称；场地工程地质勘察报告；桩基本参数：桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力；桩位图及桩基施工记录。6.2试桩数量要求低应变抽检比例为：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于总桩数的20%，且不得少于10根。当采用低应变法抽检桩身完整性所发现的Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时，宜采用原方法，在未检桩中继续扩大抽检。6.3桩身完整性验收检抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：①施工质量有疑问的桩；②设计方认为重要的桩；③局部地质条件出现异常的桩；④同类型桩宜均匀随机分布；⑤所有柱下的承台抽检桩数，均不少于1根。⑥对于施工过程中发现的疑问桩，不应计入正常抽检比例。6.4受检桩应符合下列规定：①检测桩桩身混凝土强度应达到设计强度的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应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶面应平整干净且无积水、密实，并与桩身轴线基本垂直；④割掉妨碍正常测试的桩顶外露主筋；⑤对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平；⑥桩头应与混凝土承台断开；桩头侧面与垫层相连时，应断开。7.现场检测流程7.1测试系统参数时域信号记录的时间长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；辐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桩身波速应根据本地区同类型桩的测试值初步设定。参考下列混凝土强度等级与波速关系（表1）。该表是参考以往有关资料以及室内高强度混凝土C60测试的超声波波速，按0.93换算过来的。表1混凝土强度等级与波速关系参考表混凝土强度等级C15C20C25C30C40C602300～2800～3300～3600～3900～4100～波速范围(m/s)300035003800400042004300④采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分析分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜小于1024点。⑤传感器的设定值应按计量检定结果设定。7.2测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：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强度。实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安置位置宜在桩顶距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安置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°，激振点与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（重锤）获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲（小锤）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的大小。7.3传感器的选择对基桩进行低应变反射波法测试时宜选用高灵敏度加速度计检测。速度计容易采集到具有振荡的波形曲线，对浅层缺陷反应不是很明显。加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。7.4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不宜少于3个。当3个波形重现、桩底反射明显、又无异常时，可存盘；如3个波形不重现，或出现异常时应复测，必要时重新处理桩头，再测。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信号不应是真和产生飘零，信号幅值不应超过测量系统的量程。7.5几种较常用的藕合剂①粘性好的黄油或凡士林；②粘性好弹性差的橡皮泥；③牙膏；④口香糖。7.6现场检测时，受检桩周围不应有机械振动，避免对测试结果产生影响。、7.7检测中发现异常桩，确认后应速报委托方，利于事故及时处理。7.8实测数据存盘和现场记录填写。8.资料整理及报告编写8.1将主机数据传入计算机；8.2波速的计算：当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下列公式计算其平均值：式中cm——桩身波速的平均值；ci——第i根受检桩的桩身波速（m/s）；L——测点下桩长；t——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（m/s）；f——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）n——参加波速平均值的基桩数量（≥5）。根据反射波相位特征，结合基桩类型、施工记录、地下土层分布状况综合确定缺陷性质和桩身完整性。8.3桩身缺陷位置应按下列公式计算：式中x——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；tx——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（m/s）；c——受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时cm值替代；f’——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）。8.4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，按规范规定和实测时域或幅频信号特征进行综和分析判定。桩身完整性分类表桩身完整性类别Ⅰ类桩分类原则桩身完整。Ⅱ类桩Ⅲ类桩Ⅳ类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。桩身存在严重缺陷。桩身完整性判定类别时域信号特征幅频信号特征2L/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△f≈c/2L。Ⅰ2L/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△f≈c/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差△f＞c/2L。ⅡⅢⅣ有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间2L/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。缺陷桩底谐振峰排列基本等间距，相邻频差△f＞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，可按本场地同条件下有8.5对于混凝与灌注桩，采用时域信号分析时应区分桩身截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，结合成桩工业和地质条件综合分析判定受检桩的完整性类别。8.6出现下列情况之一时，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桩身截面渐变或多变，且变化幅度加大的混凝土灌注桩。8.7依据分类标准，对检测试桩进行分