基桩完整性检测技术及方法

基桩完整性检测技术及方法第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题运动方程连续方程应力—应变关系§5-1一维波动理论简介杆单元受力如图所示，(拉应力、拉应变为正，沿x方向质点速度为正，）5.1.1一维波动理论§5-1一维波动理论简介5.1.1一维波动理论运动方程(牛顿定律）连续方程应力—应变关系(5-4)二次偏微分方程波动解的形式表示右行及左行波，以右向为坐标轴方向。分析以下几种情况下的波传播情形，任意位置、时刻可看作这两种行波的叠加。(5-5)(5-1)(5-2)(5-3)tx入射波反射波透射波121分别是杆的密度、纵波速、截面积§5-1一维波动理论简介当阻抗变小时，

符号相同，即反射波的质点速度与入射波质点速度相位相同当阻抗变大时，

符号相反，即反射波的质点速度与入射波质点速度相位相反§5-1一维波动理论简介5.1.2多次反射交界面反射波多次反射问题tx入射波第一次反射透射波12分别是杆的密度、纵波速、截面积第二次反射应力波在波阻抗不同的介质交界面处会多次反射，反射波是等时距。扩径缩径第一次反射第二次反射第三次反射§5-1一维波动理论简介5.1.2多次反射第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题§5-2波动理论在基桩检测中应用敲击桩端面产生应力波，应力波在向下传播过程在波阻抗变化交界面会发生反射、透射，根据反射波的走时及反射波质点速度相位变化来确定反射面的位置及阻抗变化（增大、减少），该检测方法也称为敲击—回波法，由于桩体应变很小，相对重锤敲击，完整性检测法也称低应变检测法。桩在自由端5.2.1应力波在自由端完整桩中的传播入射脉冲桩底第一次反射桩底第二次反射自由或软弱端(土体相对桩材料）的相邻反射波相位相同5.2.2应力波在固定端完整桩中的传播TVL桩嵌岩入射脉冲桩底第一次反射桩底第二次反射坚硬(土体相对桩材料）或固定端的相邻反射波相位相反5.2.3应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩截面减小阻抗减小处的相邻反射波相位相同5.2.4应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩缩径第一交界面反射第二交界面反射桩底反射5.2.5应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩扩径第一交界面反射第二交界面反射桩底反射5.2.6反射波法的检测原理

通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面（即波阻抗发生变化）时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值、相位和波形特征，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。5.2.7工程中桩体可能的异常第五章基桩完整性检测

（敲击回波法、低应变法）第五章主要内容：§5-1一维波动理论简介介绍入射波、反射波、透射波质点速度、应力间关系§5-2波动理论在基桩检测中应用

主要介绍波在不同情形下反射波特征§5-3低应变检测方法主要介绍测试传感器、安装、振源等§5-4完整性分析影响因素

介绍多次反射波、阻抗缓变、桩土相互作用对分析的影响§5-5波形匹配分析方法介绍波形匹配分析意义、方法及应用§5-6基桩完整性分析有关问题介绍在检测中遇到的有关问题5.3.1传感器——加速度计、速度计5.3.2振源5.3.3传感器布置§5-3低应变检测方法（a）周边阿压缩式惭（b）中心潜压缩式示（c）倒置式夫中心压缩递式（d）环形设剪切式赶（e）三角蹈剪切式s——弹簧M——质引量块P——压吩电片C——导郊线B——基促座加速度计加速度传奇感器质量按较小，且孩弹簧刚度壁较高，因叶而传感器欠固有频率昨较高固有频贱率速度计速度传感量器质量较屠大，因而放固有频率稿较低速度传感竞器加速度传狗感器加速度传盖感器yx测试体从传感杂器的幅皇频特性禁似乎可奇以使用渐无限频复率，但如实际上戒除了传棋感器本役身的振菊动特性寸外，还蚊要考虑嗓传感器仇与被测暂体安装汉形成的易谐振问辫题。这述是由于厚传感器荷与被测豪体因有础一定的女连接刚供度（不松是刚性唯连接）建又形成镰二阶的怀质量—膨—弹簧解——阻答尼振动慌系统。麦其安装扬谐振频唤率直接龙影响到渡传感器炸的使用摄最高频霞率。速度传感片器的质量巧较大，因阵而其安装背谐振频率茄较低，这侦就影响到裕速度传感爪器测量频额率范围（驴<100获0Hz)追;加速度映传感器超质量较语小，因废而其安井装谐振扰频率较价高，一慈般可以形得到几辣千Hz过甚至几苹十千H于z.螺栓固定秆（31k蝴Hz）用蜡粘味接固定锦（29客kHz座）用胶合垮剂固定呈（28递kHz鬼）用螺栓加筐绝缘垫圈俱固定（2炕8kHz怖）用永久慕磁铁固凉定（2腿7kH夺z）采用探筋针式接具触方法验（24纠kHz命）传感器安税装方式影干响传感器用崇耦合剂粘兴结时，粘洽结层应尽派可能薄必要时持可采用艺冲击钻帅打孔安倚装方式传感器诞安装面前应与桩浅顶面紧辅密接触测点位置私、频率影骗响测点位置股、频率影掘响3/4仿R1/2师R1/4糟R桩顶传感隐器桩中心激爸振桩侧传感获器桩侧信其号桩顶信夺号数值计店算及以拒上实验痒表明：倡只要锤渐击脉冲翻各频率朋成份的坚波长与着桩径比划；传感浇器放置妈在距桩建中心2烟/3R宇~3/容4R的魂位置，餐测试的脑信号从川某种程毯度可以气近似用馒一维波陡动理论姨来分析哀，这为习通过波叔形匹配受来对桩威身完整撤性定量谎分析提辨供的依极据。传感器隶放置距播桩心2歇/3述R处且追安装位观置平整寒尽可能阔使传感旧器垂直傍与桩头惑平面桩顶面省应平整师、密实滩、并与蒜桩轴线束基本垂讲直PIT显DEM柜O第五章拔基桩完整铸性检测费（敲击订回波法、迷低应变法惜）第五章主躁要内容：§5-1支一维练波动理乒论简介介绍入射后波、反射增波、透射裕波质点速拖度、应力霸间关系§5-2歉波动理论佛在基桩检竖测中应用主要介革绍波在杂不同情织形下反婆射波特渡征§5-陡3低应晓变检测欺方法主要介芬绍测试绍传感器剑、安装奖、振源皱等§5-4完整性分蛙析影响因徐素介绍多次唯反射波、边阻抗缓变每、桩土相蜜互作用对答分析的影学响§5-勉5波伯形匹配牧分析方皂法介绍波形擦匹配分析抚意义、方公法及应用§5-6设基桩完漆整性分析羽有关问题介绍在册检测中壤遇到的舞有关问扭题§5-4完整性分晨析影响因康素5.4.错1应力塘波多次反昂射5.4薯.2练波阻抗牢渐变变许化5.4敞.3约桩土相览互作用应力波在干波阻抗不哈同的介质罩交界面处泪会多次反级射，反射灰波是等时炸距扩径缩径第一次伏反射第二次反脖射第三次稍反射5.4.客1应力忠波多次反吃射扩径的弊第二次顽反射（掉同相）胡与缩径订的第一屿次反射镜（同相拉）叠加锡，这权样容易帆将缩径便处的反糟射波忽顺略或将猪第二次素反射误丸作为缩年径的反肿射。在损多次反稳射波的广影响下崭，测试写的反射茄波信号辨判读有双一定难挪度。渐变波岩阻抗反午射波是奥连续的丘，波形颂状发生丢变化即使渐肝变波阻葱抗变化剧区域最俘大的波邮阻抗或滑最小波再阻抗与植突变相它同，渐长变波阻镰抗反射播波峰明懂显偏小相。突变渐变5.4.凳2波阻训抗渐变变扔化1、同禁一位置聪、同一闪程度，急桩土相窝互作用税会导致辰幅值减悬小无桩土作领用先缩后惧扩有桩土世作用先扩后缩5.4.欣3桩土怨相互作用2、同一孩程度、不桃同位置，膏幅值比较波阻抗变它化距桩顶筛近波阻抗变葬化距桩顶困远3、桩土粘相互作用王会产生上马行压力波桩土相互张作用产生古上行压力尝波4、桩周鸣土分层分层的袄变化也胶会导致弃反射波国形变化违，这种再变化很肝容易与墙桩身波础阻抗变率化混淆土层刚握度变化土层刚度们变化第五章渗基桩粪完整性伴检测粪（敲六击回波鲜法、低岭应变法歇）第五章诱主要内市容：§5-1忘一维波动疏理论简介介绍入担射波、页反射波悠、透射叙波质点善速度、蓄应力间雕关系§5-2篮波动魄理论在夫基桩检蜂测中应顷用主要介绍步波在不同味情形下反仅射波特征§5-3榆低应变检帐测方法主要介鬼绍测试扑传感器偿、安装欢、振源波等§5-4完整性分椒析影响因雷素介绍多次尖反射波、骄阻抗缓变呜、桩土相梨互作用对她分析的影归响§5-危5波随形匹配最分析方共法介绍波桐形匹配雄分析意盛义、方回法及应忆用§5-6南基桩完逗整性分析玻有关问题介绍在检湿测中遇到惕的有关问梢题在现行述的基桩而规范中居对如何勒处理三卫类桩并蚀没有明因确规定轨,只有秤知道桩绿的缺损费程度及房诚响应的贝位置、歪范围，规设计部茎门才可齐能根据剑其对桩运竖直向榴抗压强俗度、水随平向抗描剪强度填的影响封，对桩阳进行进船一步的鸦实验或赏进行相慎应的处杏理。但悠现行桩姻的缺损逗程度的砖确定方态法有一剩定的局坐限性：（1）桃钻孔光取芯局部性含，要客痕观缺损叫处的缺揉损程度炉就必须捷有多处下取芯，用这导致嚼桩如蜂涉窝煤，饭之后又总需灌浆慎，耗时埋、耗力§5-5奸波形匹模配分析方厌法5.5至.1迅波形匹班配分析者（定量凶分析）删意义（2）康高应变完短整性测量高应变是食利用缺损百处反射的检拉力波对胸F、ZV逆曲线的影举响来确定贿完整系数约。但由于返高应变信船号频率成痒份较低，侄阻抗形式鸣变化复杂杨（突变、慈渐变、范穿围大小）哑会导致反浅射波叠加肤，同时又骄要考虑土黎阻力的影隙响，分析丽精度不高歇。（3）惩声波测试声波测试丸可以提供娘CT图，破对测管区陡间进行定收量描述，圣但必须事份先埋管;在激振点臣，测点及挠激振频率养满足一定轨的要求时转，桩的动缝测信号可缸近似用一勇维应力波益理论来分皂析。对入啄射、反射可波峰值分世析或通过完对实测波欣形分析进骂行拟合分裳析，可确丸定波阻抗姜变化位置断、程度、嘴范围，从惰而为桩的市完整性分否类提供科铺学定量化呈依据。通过对漏波形的仔拟合分魂析，不柿仅可定味量分析射波阻抗悠变化，蛮而且还希可帮助锁分析者骡了解波阴的多次翁反射、责相互迭铃加及桩律土相互避作用对俗波传播眉影响。俘具体的肤讲，应互力波在浸波阻抗希变化处寺总是有恨多次反途射，反魔射波的杂能量与插波阻抗朋变化程羞度有关距，相邻伍反射波钞的相位岛变化与咬波阻抗悄增大或乳缩小有狸关。通无过波形踩拟合便吹可识别士那些信档号是波钟阻抗第州二次反胆射甚至兽第三次惠反射，国那些是惠首次反落射。首贼次反射旺波对应嫁着波阻春抗变化校，而二丧次及二筒次以上壤的反射偷波会与浸其它反段射波迭建加，导尾致信号矩加强或削信号削蛮弱。5.5秧.2定量分析强结果通过定量务分析我们晚可以得到泉以下一些术结果：（1）挠损伤的叛范围（2）损铺伤的程度（3）依得到桩糖身波阻零抗（ρcA）与桩底土撑等效波阻仅抗的比值劳，同一场限地，不同推桩底该参通数的比较柜可以了解另沉渣相对口情况。§5-欲5波圾形匹配侧分析方炕法将桩体诵离散化并，每个狗离散单跳元材料椒特性、炸截面认隔为是均保匀的桩土相非互作用册用阻尼纳壶来模真拟基于一维拜波动理论水，不断调御整单元的搅波阻抗，喘使计算的技桩表面响雨应与实测身波形达到逼最佳匹配阻尼壶旗模拟桩栏土作用桩单元5.5士.1吸波形匹碍配分析乖模型对完整枯桩实测丝式波形进豪行拟合恨分析得蹦到阻尼咐壶阻尼循系数，华拟合时麦只须调寺整与各鸟单元相饺连的阻瓦尼壶阻泼尼系数掘；将阻尼壶厦阻尼系数介与各单元麦所在土层邮土性参数说相联系，笔阻尼壶阻惕尼与土性检的剪切波脱速有关。实测信狠号或多治或少有迁些失真早，桩体淡波阻抗爸或多或某少有变枪化，因俯此，第孕一种方轨法使用剪时可能殿会出现贺较大的组误差，膏甚至与笔实际土控层情况以相反。弟将阻尼童系数与连土性参激数结合污起来，笼物理定散义清晰系，即桩当周土越白密实，样桩土作各用越强野烈，应柜力波衰楚减越明步显，它判不受实捐测信号唉失真等营影响。5.5.油2桩土滴的参数确颜定5.5.忠3完整性沉分类根据缺损叔处最小波良阻抗与正祸常部分波湖阻抗之比邻β值，工做程桩的完盯整性可大银致分为四繁类：β=1删属完整子桩β=0挽.8～骄1.0忙，轻微瓜破损β=0.碎6～0.南8中等程呈度破损β<0兔.6断流裂。5.5就.4场展地测试肠分析桩帽影第响缺损部位距桩顶较远河,受桩土莫作用影响反宅射微弱第五章压基桩辫完整性斥检测刮（敲狱击回波洁法、低黎应变法鱼）第五章山主要内掘容：§5-1纪一维奥波动理音论简介介绍入击射波、律反射波窜、透射哲波质点捡速度、备应力间汁关系§5-2差波动疯理论在燃基桩检扭测中应振用主要介挖绍波在危不同情缘瑞形下反锄射波特忘征§5-触3低应攀变检测屑方法主要介洽绍测试匀传感器第、安装羞、振源葡等§5-4完整性尼分析影厌响因素介绍多宪次反射晓波、阻匀抗缓变辩、桩土裳相互作像用对分市析的影引响§5-5茎波形匹邪配分析方芽法介绍波绕形匹配道分析意铲义、方隶法及应隶用§5-配6基悼桩完整歇性分析挡有关问罢题介绍在检骨测中遇到击的有关问源题§5-党6基桩完整锁性分析有食关问题5.6.选1基桩完职整性分类斑及桩的评俩价；5.6.娃2桩体的盒检测长度掏；5.6蛙.3阻昆抗变化威类别区静分（离领析、夹守泥或缩旨径）;5.6.求4桩长度补检测。5.6纳.5桩溉底反射池波与波你阻抗检舍测5.6僵.6桩箱底沉渣芹及厚度透检测问区题5.6热.7带甲平台单纷桩或群槐桩检测5.6由.1志基桩完优整性分巷类及桩滥的评价桩的完整消性分类并处不代表对帖桩的评价叙，桩是否额合格最重垒要的参数灿是其水平吧及竖向承模载力同样程度闹的缺损，烂位置不同乳，影响也王不同由于反葬射波的吓强度受鱼桩土相怠互作用巷、波阻睬抗变化差位置、榜变化形港式、范嫁围、多谣次反射凭波叠加甘等影响诵。根据费波速及仆波形变韵化分类锯并不很售科学。5.6.腥2桩体真的检测长典度桩周土扫性：传播过陵程中不断徐衰减，衰慕减程度与风桩周土性似有关桩长径格比：同样的佣土层，应世力波在传害播过程还降受桩的长羞径比影响巡寿，桩的长跌径比越大猴，桩底反嫁射波检测毫难度越大掏。桩底土伶性：桩底太土的等五效波阻前抗与桩签身波阻屑抗接近摄时，即情使桩长得径比不壁大，大占部分能民量在桩瓜底向土盆体辐射荷，从而这增加桩丢底反射甩波检测胶难度；桩身材料丙粘性：即使牢没有桩睁土相互春作用，眼应力波照也会衰卡减的激振频屡率、激钉振能量：激振频垫率越低、锻激振能量弄越大，桩采底反射就鸣越明显。激振点及辈传感器安搬装位置：激振斜点与传悬感器安蒸装点越狼近，实俗测第一宰个波至蛾峰值就浙越大，扫这样，拜桩底反鸟射波相窑对于第处一个波怎至幅值相就越小励。综上所诵述，我简们不应倚孤立地继谈桩的混检测长菠度，而钓应与桩烈周土层腊、桩的稻长径比弟、桩底袄持力层羽等因素析结合起宿来5.6.仰3阻抗填变化类别蜓区分反射波的凉相位、幅绩值与桩身蹄波阻抗变罗化有关，复即与桩材易料的密度诊ρ波速c窗及横截面慎积A有关拳。低应变珠完整性神检测方士法，只简能对波葛阻抗变响化作出唐分析，永即对桩号横截面低的平均赢情况作概出分析凡。至于煎详细区享分要借津助于其抢它手段挡，如声叨波等方终法。桩底反射扫波走时、丘砼平均纵侄波速、桩划长三参数党中的任二绿个参数便唐可确定另档外一个参蕉数。要估雪算桩长，洁必须已知阀桩底反射航波走时、量砼平均纵木波速。桩恶底反射波摇时间可从眠记录信号界中得到，垒而砼平均启纵波速可猴从砼抗压侄强度等级良估算或参拜数该场地毕其它桩的缴波速，也销可用声波姨方法得到属的桩端附载近砼的纵调波速作为多桩身砼平宾均纵波速宅。用以上遵三种方法劲得到的波警速与实际袍可能有1提0%左右救相对误差亭，因而，颈估算的桩当长也有1倾0%左右布的相对误袖差，随着绸桩的长度斥增加，绝然对误差也软会增加。5.6贱.4浅桩长度李检测5.6.快5桩底注反射波与孝波阻抗检歌测当桩底土辽的等效波壳阻抗与桩始身波阻抗添接近时，污即使桩