基桩低应变检测原理与技术

第4章基桩低应变检测地基基础工程质量检测培训主要内容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。三、反射波法4.1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）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ρ：密度；c：应力波速；A：桩横截面积；E：桩的弹性模量;一维直杆：d<<L的杆件二、应力波在桩中的传播4.2基本理论和原理手锤锤击桩端面。（1）振源桩L远大于桩径D。一维直杆（2）传播介质：应力波以锤击点为中心半球向外传播，当应力波传播至桩身一定距离S后（一般S>1D-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：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、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三、夺检测情原理4.2基本理继论和原罚理（2）引毙起反倡射波挤的原劣因截面发生鹅变化桩底夹泥混凝土质柔量变化离析土层盐变化三、悔检测碗原理4.2基本理论魔和原理（3）低应变宗所能检测硬到的现象三、检测骗原理4.2基本栋理论环和原搜理（4）低代应变鱼不能辣检测意到的钓现象四、低唇应变检彩测的优跑点4.2基本理论别和原理（1）快速妙检测方乏法（50-2诞00根/日）（2）准备员简便（3）操作简询单（4）经验斥丰富五、低应摘变检测的蠢局限4.刊2基本理棕论和原活理（1）不表能提申供单振桩承连载力（2）对小缺握陷灵敏度稳不高（3）无法检沃测桩底沉捞渣一、黄检测篮系统4.白3仪器岭设备测量赠部分激振设备计算部坚分信号乔采集置分析粉仪一、检画测系统4.3仪器欲设备一、检测孝系统4.3仪器设备记录仪采集仪手锤传感岁器一、检眼测系统4.3仪器灶设备FDP领204苗(B)掌上经动测蹄仪一、检侮测系统4.3仪器梯设备加速妙度计适调吸器S/字H采保器A/变换器触发器力传感器锤传感器基桩回声法士软件二、激助振设备4.秘3仪器约设备选择不漫同材质呀的锤头蒸或锤垫御，以获钱得低频禽宽脉冲忙或高频解窄脉冲版。宜用闲宽脉冲踏获取桩散底或桩唐身下部娇缺陷反朝射信号呢，宜用盛窄脉冲臣获取桩睛身上部荷缺陷反狸射信号惠。二、激讽振设备4.3仪器乘设备三、懒测量萝部分4.奋3仪器设我备电荷放大功器加速度传顽感器滤波器程控指纷数增益兵放大器三、剩测量滴部分4.3仪器婚设备（1）传躲感器传感孤器宜良选用煌压电萄式加师速度嘉传感困器或牺磁电属式速熊度传裕感器宋，频枝响曲掘线的骂有效针范围屡应覆煌盖整散个测宁试信柜号的冻频带喇范围孟。1）加醋速度悼传感鹅器技微术指举标电压灵敏翠度应大于10器0m智V/辫g电荷灵磁敏度应暂大于20P迎C/g上限频搞率不应苦小于5kHz，安装混谐振频哄率不应政小于6kH短z量程蜻应大睛于100g三、苗测量除部分4.3仪器设备（1）传感肃器2）速度传酸感器技术形指标固有谐振剃频率不应果大于30Hz灵敏度圆应大于20巷0m江V/馆cm帐·s-1上限拔频率下不应胳小于1.5k屈Hz，安装雪谐振频霜率不应叛小于1.5弊kHz三、测量盟部分4.3仪器丝式设备（2）电笋荷放陡大器技术指标测量模览式加速够度灵敏度调智节可调灵敏度增拍益1~1帽0mV惯/pC冻,20液dB总频率范乒围1~榆20遥0k症Hz四、采集惠部分4.宫3仪器设搞备模数够转换让器（A/D收)采样侮保持伯器（S/巷H)程控佩放大腿器触发器四、采省集部分4.3仪器设柜备（1）采样栗保持器推（S/H）技术指标标精度0.六01上%~颂0.短02载%采样频临率100狗kHz（单构通道农）（2）模数转危换器（A/D）技术杜指标位数>12位动态70~1楚20dB幅值精度屈优于0.02顶%（0.2碗dB）四、权采集宴部分4.顶3仪器扁设备（3）程控放洋大器技术指信标指数型exi（增岛益为殊时间鄙的指类数函篇数）（4）触厘发器技术单指标触发模御式信号衫触发（宝软或硬寒）触发殊延迟招超前肃、滞百后线性五、计算疤部分4.朵3仪器设遣备在一尤般PC机上运行僻，所配打蛾印机能在鹊信号回放丈处理时使缝用。五、计毙算部分4.夫3仪器愚设备主操作界急面五、计城算部分4.碰3仪器设备设置界面五、计袄算部分4.3仪器设渴备打印高匀级设置急界面五、计睁算部分4.4测试技秩术波形歌处理神界面五、坡计算章部分4.4测试技术打印形信息堂预览再界面五、计算峡部分4.3仪器设草备打印信使息预览旷界面4.既3仪器设馒备RS均M—址24畏FD分体机4.撤3仪器设图备RSM—吸24FD唤N一体机一、受检蹈桩规定4.傲4测试技术（1）当采棚用低应己变或声烫波透射耀法检测螺时，受项检桩混先凝土强锁度至少独达到设桌计强度央的70%，且妈不小孙于15语MP近a。（2）桩土头的秤材质吧、强尽度、脆截面壮尺寸跑应与慎桩身五基本统等同依。（3）桩顶御面应平变整、密的实，并电与桩轴桑线基本捐垂直。二、测试裹参数规定4.4测试技术（1）时呼域信农号记马录的拣时间斧段长屿度应粘在2L袭/c时刻后拢延续不初少于5ms；幅频布信号分隙析的频禽率范围惧上限不蹈应小于200虾0Hz。（2）设定躁桩长应溜为桩顶姐测点至良桩底的惊施工桩记长，设苗定桩身膊截面积伏应为施答工截面誓积。。（3）桩身波潜速可根据殖本地区同愚类型桩的梢测试值初袄步设定。（4）采样座时间间碌隔或采辟样频率灰应根据蹲桩长、酬桩身波材速和频捕域分辨怨率合理宅选择；妈时域信燥号采样惠点数不屠宜少于1024点。（5）传感搅器的设裁定值应隐按计量仔检定结柱果设定短。三、测量搭传感器安被装和激振挡操作规定4.趁4测试技倦术（1）传柿感器镰安装哥应与瞎桩顶缴面垂健直；勉用耦裁合剂纠粘结产时，燥应具谣有足根够的预粘结桌强度伏。（2）实心穷桩的激秋振点位返置应选钞择在桩膝中心，领测量传市感器安臂装位置每宜为距亲桩中心2/3半径盗处；页空心董桩的落激振肆点与萝测量丹传感馒器安树装位送置宜仆在同搂一水紫平面趣上，厌且与妥桩中族心连瞎线形浩成的邪夹角竟宜为90°，激戒振点火和测欣量传炼感器甲安装卷位置岗宜为煮桩壁快厚的1/2处。三、匀测量既传感伴器安惜装和村激振嫁操作戚规定4.4测试技舒术（3）激盾振点余与测马量传呈感器未安装乡丰位置短应避贱开钢助筋笼演的主液筋影扇响。（4）激振帽方向应妨沿桩轴迅线方向颤。（5）瞬态激礼振应通过赤现场敲击狱试验，选贯择合适重院量的激振前力锤和锤求垫，宜用叹宽脉冲获迟取桩底或句桩身下部酿缺陷反射贫信号，宜汉用窄脉冲勉获取桩身傍上部缺陷衬反射信号盲。（6）稳态激寇振应在每琴一个设定代频率下获厚得稳定响液应信号，奋并应根据们桩径、桩敬长及桩周像土约束情壤况调整激姿振力大小四、碑信号士采集全和筛柳选规焦定4.4测试禾技术（1）根据曾桩径大兆小，桩畏心对称斥布置2～4个检镰测点啦；每抛个检屑测点社记录事的有宝效信轻号数字不宜镇少于3个。（2）检查判完断实测信餐号是否反陈映桩身完甩整性特征否。（3）不同检现测点及多吹次实测时籍域信号一跨致性较差浑，应分析基原因，增泪加检测点提数量。（4）信号不许应失真和协产生零漂钻，信号幅荐值不应超狭过测量系美统的量程零。一、检测充流程4.5现场检杜测方法桩头处理仪器节连接传感赏器安柜装程序设体置手锤锤击信号嗽采集船与分何析结果打印二、舅桩头按处理4.5现场纳检测洽方法凿掉浮浆打磨乔平整桩头猛干净改干燥一、社桩头晨处理4.挎5现场检哪测方法有浮浆沫敲除拢浮浆三、检仪器侮连接4.比5现场检战测方法分体机交流电源舍接线三、冠仪器奋连接4.5现场检测刮方法分体辞机后爬面板与接线三、聪仪器堪连接4.5现场检乓测方法加速度传艘感器连接三、仪睡器连接4.5现场检他测方法速度吩传感缩慧器连雁接三、仪器体连接4.恋5现场检寸测方法基桩动执测仪RS-唱161亦6K(醒S)仪器值和传剂感器近接线三、洗仪器右连接4.唐5现场检测蒜方法基桩动锣测仪RS育-1炒61浓6K躁(S蒸)三、仪蛋器连接4.跌5现场检测属方法一体惹机速违度传傻感器拿连接四、传感旷器安装4.5现场检测凉方法传感售器耦紧合橡皮神泥耦卧合黄油继耦合口香价糖耦鬼合使传感器拔与桩头粘足合在一起暖，要求越湖紧越好四、传浴感器安黎装4.5现场检嚼测方法传感器茅放置距罢桩心2/3友~3/4骄R处且安装椅位置要求平愿整尽可幸能使传腔感器垂宇直与桩恶头平面五、程禾序设置4.5现场检举测方法基桩动测雀仪RS-1奇616K损(S)常用佛设置进入主视操作界软面后，画单击按鸦键进入必设置界作面单击进入设置界面五、程序妖设置4.5现场检测津方法2、采样方式为连续采样；3、设置桩土参数（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五、程序求设置4.丸5现场检测础方法五、店程序漂设置4.政5现场起检测帅方法分体机民程序常出用设置进入席主操隔作界饭面后父，点疼击设搜置按顾键进璃入设氧置界捉面单击设置进入设置界面五、程序轻设置4.颂5现场协检测杯方法桩长=12米；混凝艰土标号：C30；桩径拦：1米习用晴速度矿传感左器进转行检伶测仪器与笔记本电脑通讯速率，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六、手锤砖锤击4.5现场检测纠方法手锤垂鸣直与桩偏面，锤赵击点平片整，锤条击干脆乡丰，形成彼单扰动七、信号映采集4.死5现场唐检测衡方法打开薄采集醉仪开惰关，浓点击球主操闯作界牢面的简“采足样”兔按键屏幕出请现锤数错，仪器哪进入采芬样等待鹅状态，此时用手苗锤敲击，顽信号将显鸡示在屏幕津上，完成厘采集。基桩寒动测崭仪RS-1牧616K虚(S)信号采缎集七、信税号采集4.5现场鹅检测隔方法当四次采可集的波形罪基本一致旗，桩底清涂晰，请点汪击“磁盘捎”按键进矛行波形的会存储。七、信王号采集4.徐5现场耻检测稿方法此时已方完成一亭根桩的赖现场测亲试单次存盘键入文件名称单击确认完成保存七、信号究采集4.5现场检测饭方法打开握采集阀仪开克关，睡点击尾主操卡作界蠢面的灶“采欢样”支按键屏幕门出现垄彩色迈滚动涂条，欲仪器树进入朝采样阀等待宋状态络，此时谱用手脱锤敲弟击，劈燕信号进将显滋示在具屏幕兽上，惜完成纺第一良次采我集。分体机掠信号采息集七、信缺号采集4.5现场抱检测处方法按前需次操隙作完饰成第宪二次闲采集七、信号珍采集4.伏5现场还检测共方法完成线第三疑次采高样七、信阴号采集4.5现场检测桑方法当三次采北集的波形制基本一致笔，桩底清巾晰，请点奸击“存盘简”按键进千行波形的危存储。七、信号局采集4.赏5现场阔检测使方法键入文件名称单击完成保存此时已绑完成一字根桩的己现场测效试八、倾波形卧分析4.阅5现场检测个方法选文件夹选文件名单击完成读取（1）波形读终取八、波形篮分析4.5现场检测忌方法单击进入处理界面（2）波寄形处司理八、流波形理分析4.5现场检梦测方法原始波形低通800Hz处理后的波形单击完成处理（2）波形处号理八、波形红分析4.5现场检巩测方法（3）波形爸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肢桩底位持置单击锣鼠标右移键定桩起底计算波速八、波形绩分析4.单5现场症检测创方法（3）波搂形分晨析定桩后户出现的谦桩底类照型选择表界面单击选择桩底类型八、目波形棉分析4.氧5现场狱检测纠方法（3）波形派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八、波彻形分析4.快5现场检测供方法（3）波形消分析定缺陷位液置后出现敬的缺陷类疾型选择界豪面单击确定缺陷类型单击确定缺陷程度八、酱波形轿分析4.吨5现场钳检测至方法（3）波耳形分论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九、母结果轮打印4.5现场检测色方法波形打盒印点击打期印后出火的打印刺信息预巧览界面单击进行打印九、撑结果减打印4.5现场啦检测虹方法波形遥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九、结跃果打印4.5现场检艘测方法波形打哥印打印北输出赌格式就由设引置界龄面中惧打印脖信息系栏和抄打印闲高级鞋设置峡决定选择打印的内容和输出方式指定每页打印几个波形十、闻影响赛测试菌因素4.5现场检测法方法传感妙器安槽装现场干弃扰桩周土十、影响馒测试因素4.5现场检测扮方法（1）现责场干德扰现场有重察型机械在葛施工回产务生振动干狭扰解决方起案：建捞议在检独测采样尺时停止现场电压都不稳造成姨干扰解决方龙案：建诱议仪器雄用电池衰供电或粮将仪器某接地十、侍影响猪测试所因素4.携5现场仔检测嫂方法（2）传感吓器安装桌影响产生振荡调整传感器安装振荡消除解决方骨案：调质整传感筝器安装屯使其紧绩粘桩头十、拔影响腥测试摊因素4.仅5现场检彼测方法（3）桩桩在迁十、影响买测试因素4.5现场欲检测篇方法（3）桩周样土影响桩在土中十、影共响测试忽因素4.膊5现场然检测沾方法（3）桩周土判影响桩在械土中十、影响早测试因素4.5现场检僻测方法（3）桩周土趟影响土层磨母阻对桩鹿底反射亏有衰减土层变孟化对应支力波有雅影响硬土层变编为软土层格与缩颈信准号相似软土眯层变右为硬物土层警与扩畜颈信层号相敞似解决方痒案：（a）利用煌指数放伍大（b）了势解土廊层参胖数（佣或地懂质资碎料）一、脏桩身属波速目平均要值的督确定4.6数据处理（1）当桩长抛已知、桩障端反射信匹号明显时更，选取相结同条件下聚不少于5根Ⅰ类桩施的桩迫身波矮速按末下式碍计算坊其平临均值边：式中cm——桩身波岩速平均袖值(m/扣s);Ci——第i根桩孔的桩储身波打速计侦算值螺（m/s）；L——完整桩炮桩长（m）；ΔT——时域信载号第一住峰与桩卫端反射托波峰间送的时间抚差(ms)；Δf——幅频曲广线桩端习相邻谐辈振峰间别的频差云（Hz），计算院时不宜取驾第一与第百二峰；n——基桩数量棒（n≥5）一、维桩身梯波速势平均劈燕值的欣确定4.6数据从处理（2）当桩身捞波速平均没值无法按难上款确定背时，可根港据本地区澡相同桩型瓜及施工工左艺的其他剂桩基工程修的测试结痰果，并结烘合桩身混央凝土强度崇等级与实棒践经验综肆合确定。二、友桩身隶缺陷锤位置沈的确苏定4.乱6数据处理计算