建筑基桩低应变检测技术

建筑基桩低应变检测技术2023/4/29低应变法检测桩身完整性定义：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。试验过程及测试信号的评判应力波发射图t=2L/C2023/4/29桩身完整性检测基本技能：一掌握现场测试技术；二能够正确分析判断桩身完整性。2023/4/29加速度传感器速度传感器or电荷放大器A/D转换显示器存储器输出滤波、放大等仪器结构原理图2023/4/29现场检测流通图2023/4/29压电传感器构造2023/4/29传感器灵敏度：mv/gmv/（m/s）特点：加速度传感器高频响应好、体积小、重量轻影响因素：温度、湿度、横向灵敏度、电缆噪声、接地回路噪声2023/4/29激振工具力锤、力棒工程塑料、高强尼龙、橡胶锤、铝锤、铁锤等重量：几百克－－几百千克锤垫橡胶垫2023/4/291.2传感器的安装2023/4/29桩头应按下列规定进行处理：

（1）凿去桩顶浮浆、清除松散或破损砼，使桩顶露出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净且无积水，最好采用便携式砂轮机等工具磨平；

（2)桩顶的材质、强度、截面尺寸应与原桩身基本等同。

(3)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，应采用电动锯将桩头锯平。

(4)妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。测前准备：桩头处理2023/4/291）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。传感器安装2023/4/292023/4/293）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。7）避免共振，加速度传感器谐振频率5～10Hz2023/4/298）对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应符合下列规定：

(1)传感器安装点及其附近的表面应平整，其周围不得有缺损或裂缝；

(2)当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距离不应小于桩半径的二分之一。2023/4/29激振设备瞬态激振操作应通过现场试验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；工程塑料、尼龙、铝、铜、铁、橡胶锤头的软硬或锤垫的厚薄能起到控制脉冲宽窄的作用；锤头的质量和敲击力大小能起到控制力脉冲幅值的作用；2023/4/291）检测前，应仔细检查和准备仪器，使测试系统各部分之间匹配良好。采用交流电源检测时，应有接地措施，严禁电源零线带电。

2）应通过对比测试，选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器安装方式。测试技术2023/4/293）检测时，应合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、传感器灵敏度、模拟滤波、触发方式等，其中增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。

f>2fc

f=N.Δf

2023/4/29冲击锤型大小对波形的影响（ａ）冲击锤型不合适（ｂ）冲击锤型合适2023/4/294)

每根桩的检测信号数量应符合下列规定：

(1)根据桩直径大小，桩心对称布置2～4个测点，每个测点记录的有效信号数不宜少于3个；

（2）不同测点所得到的信号一致性差时，应分析原因，增加检测点数量。2023/4/295)

检测时应随时检查采集信号的质量，可根据缺陷所在位置的深浅，及时改变锤击脉冲宽度。当检测长桩的桩底反射信息或深部缺陷时，冲击入射波脉冲应较宽；当检测短桩或桩的浅部缺陷时，冲击入射波脉冲应较窄，同时采样时间间隔应较小。

6)对检测信号宜作叠加平均处理，参与叠加平均处理的信号应不失真、无零漂现象，且信号数量不宜少于5个。2023/4/291.4不同敲锹击方式老下出现屈的不同庄情况202陪3/4应/241).模型桩概罚况共8根，模拟许了裂缝、有孔洞、哥混凝土碎道裂等缺陷N202招3/4译/241).模型桩概沙况202凳3/4领/241).模型桩罩概况2023赛/4/2评42).测试曲抖线及分痰析2.1锤击方式abc202播3/4血/242).测试曲线焦及分析2.1锤击方式def202津3/4茄/242).测试曲达线及分攻析2.2测试曲线拣及分析2023饱/4/2到42).测试曲线餐及分析2.2测试曲锦线及分妹析202旧3/4淹/242).测试曲董线及分扔析2.2测试曲漫线及分朽析2023叨/4/2衣42).测试曲塌线及分蚊析2.2测试曲线厕及分析202次3/4裳/243).讨论202喂3/4澡/243).讨论2023尤/4/2侦43).讨论2023礼/4/2盘44).结语不同的锤归击方式会决对测试曲拌线造成一娇定的影响迟，从而影誓响判断结何果的准确植性，因此抓，在测试吩时应配置行不同的锤族、采用不庙同的方式笑锤击。在现场应的尽可能地颤得到可以殖大致判断寻的原始曲脉线，采样处及分析时望设置滤波惹应慎重。管桩缺陷栽并不是通形常认为的岔那样容易夹测试，应茶加强这方哪面的研究拔。202排3/4更/24二分析判断离桩身完整盗性2.1一维波动诉理论；202其3/4绕/242.2各种桩型扑的施工工仪艺及具体谁施工情况沉管灌魄注桩质挎量通病钻(冲)孔灌注洗桩质量富通病人工挖童孔桩质湖量通病载体桩蒸质量通弄病挤扩支疾盘桩质虚量通病预制钢视筋混凝桂土桩质猎量通病钢桩质今量通病其他2023朗/4/2淋4（1）采病用加速碗度传感定器时，奖可选择脸小于10H骂z的高通它滤波和承大于200昏0Hz的低通唱滤波对亿积分后皱的速度腔信号进烘行处理遵。伐（2）采誉用速度割传感器菊时，可迅选择小稳于20H死z的高通鸦滤波和积大于100刻0Hz的低通勉滤波对息速度信投号进行缎处理。2.3检测数塞据的分胞析与判档断2.3.果1信号处理2023异/4/2秒4（3）当恒桩底信荷号较弱恭时，可写采用指双数放大叨，指数辣放大倍温数以2～10倍为宜债，被放肿大的信筝号幅值狼不应大揉于入射织波的幅老值，进错行指数咸放大后峰的波形纱应基本橡回零。白（4）当需那要时，蚊可使用届旋转处润理功能得，使测搭试波形样尾部基联本位于疗零线附脂近。202锤3/4包/242.3.异2应根据应灵力波理论摘对检测信边号进行分尝析。（1）信号分越析前，首祸先应确定迈桩基工程笨的纵波波吊速平均值针。对工程亲地质条件秘相近、成稳桩工艺相损同、同一埋单位施工毁的桩基，潜确定其桩霜基工程的芳纵波波速叨平均值时经，应符合枕下列规定哄：世参加万统计计算尤的桩应为Ⅰ类桩，数孤量不应少旋于5根；2023冰/4/2币4纵波波速冒时域计算瞎示意图2023响/4/2泥4纵波波京速频域嗓计算示悉意图202互3/4谅/24纵波波煌速值与汤平均值痰之差的苏绝对值述大于平鹅均值的5％者，不冈得参与统俱计。斑纵凶波波速平衔均值Cm按下式计猛算：Cm＝∑Ci／n式中:n一统计纵勒波波速平芳均值所用斗的被检测够桩的数量委；202恒3/4真/24（2）桩的住测试信紧号符合帆下列要求，炼判为一犁类桩：（1）有明确兼的桩底反周射信号；绸（2）除冲击胜入射波和董桩底反射秃波外，在昂桩底反射迎波到达前现，基本无腾反射波发合生；

（3）实测纵影波波速在抗正常的范虎围内。(4)桩底谐船振峰排检列整齐夫等间距f=c/证2L2023惩/4/2访4扩颈桩伟应判为Ⅰ类桩。桩轻身某部分随阻抗增大蜘（强度增药加或截面翻积增大）拥，会产生邪与入射波左相位相反票的反射波嘴。（a）单界混面扩颈蚕反射波柜示意图202餐3/4向/24(b)扩颈-还原反射辆波示意图2023安/4/2落4（3）桩底反粮射波与入听射波相位烟相同，且猫能判定为死桩底存在续虚土或沉拿渣时，应龙判为Ⅲ类桩或Ⅵ类桩。恨（4）检测但信号显道示桩身惊存在缺棍陷时，屑应根据弱缺陷反等射波的裕幅值和活相位、这缺陷的厦深度位振置、施证工资料丙、工程震地质资嫂料、设像计资料五，结合餐经验综遭合分析偏缺陷严粱重程度雄，确定耗桩的类存别。202刻3/4鞭/24（5）桩身陆缺陷位置后可按下式航估算：Li＝Cm·Δti／2式中:Li一测点至针桩身第i个缺陷的具距离；Δti—桩身第i个缺陷的践反射波波咏峰与入射邪波波峰对政应的时差教）。

桩毁身缺陷位织置也可用仿振幅谱上赵峰间频差梯进行估算张：Li＝Cm／Δfi／2202俭3/4局/24缺陷位威置计算慌示意图2023展/4/2军4缺陷桩营纵波波料速计算突示意图沫（时域大）缺陷位首置计算雁示意图2023下/4/2踏4缺陷桩纵缓波波速计担算示意图欺（频域）缺陷位置浸计算示意创图2023呼/4/2旗4（6）当测试里信号出现妖以下情况辱之一时，粉宜判为Ⅵ类桩：a未见到桩恨底反射，渡却出现周纯期性的同致相反射波宝；b未见到筒桩底反暮射，却滔在2L／C时刻前出读现幅值较蜡大的反射井波，且反著射波与入忠射波同相幸位。202宾3/4差/24(7)对于混凝耐土灌注桩某，注意区青分缓变形厦后阻抗突真变处的反笨射和扩径齐突变处的品二次反射仆。(8)对于堪原岩桩，怕桩底反冤射时域距信号为愁单一反辰射波且畜与锤击捡脉冲信植号同向湖时，应跑采取其追他方法亲核验。(9)桩头疏松渐或桩身有押浅部缺陷辟时，宜处凭理后重新如检测。202慢3/4沈/24(10补)对于夯扩棉桩，人工券挖孔、钻暖孔扩底桩垒，沉管灌朱注复打桩喜，应考虑裹桩的截面因变化对测红试结果的腥影响，综裹合分析波添形，确定冻所检测桩喉的类别。2023冬/4/2沈4(11)出现下列揪情况之一况时，桩身疑结构完整津性评价应金结合其它现检测方法贵进行：割（1）反射税信号复虹杂，无悉规律，夫无法对翅其进行刘准确评祖价；芹（2）桩身界察面渐变或翅多变，且全变化幅度闯较大的混返凝土灌注础桩；202妄3/4糟/24低应变穷测试信雕号解读202精3/4光/24三测试世实例与常尝见情况202达3/4梦/24完整桩月典型时亩域/频域信号吼特征2023巾/4/2企4低应变届法适用康条件和际应用中说应注意强的问题理论基础画：（振动屈）平截面一维弹性均胖匀细长杆桩径限诸制不能竭过大设计桩姨身截面纹宜基本以规则缺陷的难谋定量与类由型难区分最大有队效检测盐深度受眉限制不能用波速推定桩身买混凝土强槽度用波速只能估算促不能校核危桩长复合地基用中桩的检楼测问题202强3/4贪/241低应变测屈试的波速2土阻力影似响3阻抗渐搅变型、烤阻抗的剖突变型4多缺陷桩5浅层严重贸缺陷的判椒别几个值旦得注意牛的问题202塘3/4稳/241低应变惯测试的带波速c2=E心/ρ波速由造桩身的壮弹性模匆量和密袖度决定允，不是练由桩身咏强度决座定的。集但波速与桩纳身混凝土趋强度整体率趋势上呈屑正相关关榜系，即强急度高波速泰高，但二管者并不为辛一一对应羊关系。波速与旷桩身混惑凝土强塑度、混顶凝土的弹骨料品挺种、粒扫径级配钉、密度县、水灰稀比、成假桩工艺殊（导管赛灌注、仍振捣、评离心）鲁等因素菌有关。202围3/4助/242土阻力的因影响原因（1）桩周土毫特性有较乖大突变；（2）土阻瞒力特点：（1）土球阻力的梅影响一允般浅部展较为明龟显；（2）土己阻力影掘响具有夫普遍性溪和区域爪性；2023涨/4/2森43阻抗渐锁变型、菠阻抗的睡突变型(a)逐渐扩勿径(b)逐渐缩趴颈(c)中部扩蔑径(d)上部扩勺径2023热/4