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，）一维波动理论§5-1一维波动理论简介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振源传感器布置§5-3低应变检测方法（a）周边边压缩式山（b）中心狐压缩式帽（c）倒置香式中心饱压缩式（d）环形耍剪切式项（e）三角供剪切式s——弹扩簧M——质撇量块P——压电拔片C——告导线B——方基座加速舟度计加速度传畜感器质量攀较小，且螺弹簧刚度拨较高，因根而传感器菌固有频率行较高固有馋频率速度奇计速度传以感器质欢量较大逼，因而洁固有频刊率较低速度传感桶器加速度传题感器加速度传涂感器yx测试体从传酿感器孟的幅对频特此性似惹乎可展以使兔用无汪限频届率，帆但实添际上驱除了适传感鉴器本暴身的塌振动愧特性物外，怎还要秘考虑恭传感穿器与由被测乡丰体安杜装形园成的签谐振兔问题户。这勇是由济于传液感器悠与被该测体晓因有婚一定茫的连火接刚殖度（酒不是饺刚性倚连接仆）又匹形成水二阶艰的质秆量—涂—弹挎簧—岸—阻烤尼振照动系辨统。郊其安选装谐演振频犬率直徒接影好响到惭传感公器的安使用染最高佩频率嘱。速度传作感器的损质量较爱大，因土而其安裙装谐振域频率较重低，这讲就影响幻玉到速度践传感器姓测量频啦率范围类（<1爆000险Hz)州;加速度传协感器质量傍较小，因性而其安装秒谐振频率刃较高，一临般可以得但到几千H厨z甚至几奏十千Hz屡.螺栓固定战（31k头Hz）用蜡粘折接固定抵（29抵kHz蛇）用胶合剂花固定（2帅8kHz的）用螺栓加罗绝缘垫圈孕固定（2尤8kHz果）用永久膀磁铁固粮定（2莫7kH狗z）采用探祸针式接凡触方法藏（24荡kHz弹）传感器安摘装方式影垫响传感器序用耦合劳剂粘结墙时，粘笑结层应些尽可能咽薄必要时蝴可采用嘉冲击钻让打孔安掀装方式传感污器安纪装面奸应与尸桩顶爬面紧粮密接换触测点位置劈燕、频率影宵响测点位栋置、频劲率影响3/4R1/仆2R1/4R桩顶传叉感器桩中心激赵振桩侧传感扯器桩侧信号桩顶信号数值计央算及以迟上实验增表明：看只要锤悠击脉冲未各频率培成份的尚波长与字桩径比复；传感杀器放置岂在距桩产中心2趁/3R傲~3/你4R的枕位置，形测试的狠信号从迁某种程御度可以苍近似用鞭一维波休动理论啦来分析限，这为户通过波盛形匹配慰来对桩帮身完整芒性定量专分析提看供的依蝴据。传感器放锻置距桩心劳2/3域R处且安信装位置平馋整尽可能习使传感器省垂直与桩铁头平面桩顶驰面应边平整饿、密计实、师并与舍桩轴杠线基汪本垂基直PITD帮EMO第五章煎基桩乎完整性允检测醉（敲肯击回波伶法、低彼应变法阻）第五章主棍要内容：§5-图1赴一维伴波动本理论淡简介介绍逆入射纺波、冰反射祥波、勒透射挤波质呆点速更度、镰应力当间关户系§5-2皆波动跨理论在狂基桩检哭测中应输用主要距介绍狂波在途不同类情形停下反亮射波剃特征§5-股3低应描变检测睁方法主要介绸绍测试暮传感器瓣、安装千、振源伟等§5-掩4完整性分婚析影响因由素介绍多阅次反射倘波、阻套抗缓变卵、桩土腾相互作弄用对分饮析的影眨响§5-5圾波形匹驴配分析方弄法介绍减波形爬匹配祖分析扯意义争、方灶法及负应用§5辫-6样基毛桩完牺整性刻分析裙有关棉问题介绍在检勺测中遇到颠的有关问冤题§5-纳4完整饿性分爸析影妖响因棒素5.4归.1环应力波胃多次反龙射5.4.风2波阻贵抗渐变变贱化5.外4.脑3匙桩土灶相互陷作用应力少波在身波阻课抗不门同的策介质瓶交界厘面处但会多民次反恢射，病反射佩波是讲等时青距扩径缩径第一暮次反寨射第二次反双射第三次反铁射5.4铅.1律应力波号多次反壳射扩径的第扩二次反射垒（同相）椒与缩径的悲第一次反乳射（同相纤）叠加，妙这样容矩易将缩径荣处的反射办波忽略或韵将第二次于反射误作召为缩径的易反射。在愿多次反射滩波的影响睁下，测试抄的反射波怀信号判读赞有一定难百度。渐变波恩阻抗反捆射波是挥连续的究，波形费状发生民变化即使渐变除波阻抗变侵化区域最蔬大的波阻获抗或最小灭波阻抗与架突变相同洪，渐变波昨阻抗反射款波峰明显千偏小。突变渐变5.尊4.格2趟波阻弟抗渐丛变变移化1、同跟一位置极、同一床程度，愚桩土相弓互作用当会导致权幅值减元小无桩缸土作奴用先缩后扩有桩土作蒸用先扩吊后缩5.4.钓3桩土秘相互作用2、同舞一程度辣、不同导位置，尾幅值比奥较波阻土抗变艳化距点桩顶友近波阻抗识变化距迅桩顶远3、桩规土相互建作用会瓣产生上黎行压力火波桩土联相互律作用刺产生逼上行僻压力据波4、桩周穴土分层分层尘的变践化也币会导着致反都射波穷形变如化，旗这种优变化母很容各易与鸦桩身疯波阻排抗变掏化混灯淆土层刚度畅变化土层刚装度变化第五章行基桩完整奔性检测饿（敲击改回波法、色低应变法勿）第五夺章主贪要内订容：§5-踩1译一维嘴波动雾理论势简介介绍入怜射波、逼反射波肢、透射佩波质点尽速度、由应力间搅关系§5-济2修波动哭理论鲜在基先桩检差测中旨应用主要介绍腥波在不同母情形下反贷射波特征§5-3当低应变检鹊测方法主要介绍凤测试传感蚀器、安装额、振源等§5-怀4完整卸性分型析影万响因闭素介绍多志次反射闯波、阻培抗缓变储、桩土肝相互作愿用对分茧析的影乡丰响§5-5伪波形匹辅配分析方拆法介绍波澡形匹配险分析意映义、方任法及应辫用§5-6祖基桩完伍整性分析船有关问题介绍迟在检救测中幼遇到遣的有方关问登题在现行的舅基桩规范犁中对如何能处理三类角桩并没有卵明确规定客,只有知纯道桩的缺嗽损程度及壮响应的位奸置、范围另，设计部灭门才可能膀根据其对侄桩竖直向隙抗压强度仰、水平向齿抗剪强度蔽的影响，艳对桩进行导进一步的吴实验或进件行相应的冷处理。但粗现行桩的屿缺损程度运的确定方塔法有一定络的局限性摸：（1）泻钻孔骡取芯局部性悠，要客亩观缺损绪处的缺匠损程度蜘就必须装有多处毛取芯，凝这导致赖桩如蜂们窝煤，策之后又结需灌浆害，耗时指、耗力§5成-5已波婶形匹宏配分嫌析方烧法5.碍5.蓄1劫波形朵匹配刑分析效（定遭量分检析）酷意义（2）蝇高应变完愁整性测量高应变僵是利用你缺损处网反射的玩拉力波彼对F、尿ZV曲滤线的影葱响来确糊定完整伪系数。循但由于煤高应变桶信号频炎率成份删较低，肃阻抗形丽式变化拳复杂（饮突变、堆渐变、甩范围大哑小）会位导致反长射波叠假加，同醒时又要纳考虑土酿阻力的购影响，睛分析精扫度不高泪。（3）疾声波仪测试声波测裕试可以袖提供C污T图，胜对测管勤区间进剂行定量久描述，觉但必须谨事先埋种管;在激振点觉，测点及秋激振频率姨满足一定唐的要求时该，桩的动弄测信号可占近似用一贩维应力波型理论来分蚂析。对入犹射、反射乔波峰值分敌析或通过知对实测波辣形分析进饰行拟合分战析，可确医定波阻抗竞变化位置询、程度、泰范围，从脏而为桩的积完整性分蠢类提供科糊学定量化思依据。通过德对波存形的踪蝶拟合饼分析划，不收仅可册定量苍分析族波阻初抗变盯化，促而且斩还可齐帮助扑分析间者了贯解波敲的多授次反介射、墙相互门迭加窄及桩惨土相吊互作区用对较波传杨播影兴响。陡具体持的讲元，应询力波义在波狭阻抗厨变化声处总尊是有浓多次菜反射妇，反福射波慨的能贝量与袄波阻愧抗变镜化程婚度有穗关，院相邻始反射旋波的绑相位喉变化盖与波河阻抗若增大抢或缩讯小有锐关。凝通过繁波形话拟合蛋便可劲识别艇那些着信号仆是波畅阻抗招第二吴次反归射甚贿至第挺三次熟反射妙，那盐些是梅首次按反射捡。首范次反吸射波涌对应携着波炊阻抗葱变化杀，而子二次杨及二矿次以揪上的燥反射拜波会替与其辅它反患射波至迭加邪，导拉致信浅号加盛强或浙信号味削弱泛。5.接5.择2定量状分析管结果通过定忧量分析匙我们可炎以得到农以下一炸些结果响：（1蔑）损铲伤的何范围（2）涨损伤的忠程度（3）得汽到桩身波泳阻抗（ρcA缝）与桩底拣土等效固波阻抗仓的比值弦，同一敲场地，垂不同桩盯底该参会数的比墨较可以糟了解沉毙渣相对踏情况。§5碰-5彻波务形匹晕配分莫析方滩法将桩体棚离散化膜，每个如离散单你元材料秋特性、麻截面认穴为是均深匀的桩土役相互裳作用滚用阻波尼壶僚来模伴拟基于一肥维波动宇理论，裙不断调剩整单元龙的波阻烧抗，使裳计算的比桩表面处响应与狡实测波艇形达到早最佳匹涛配阻尼壶模吐拟桩土作跟用桩单元5.5连.1胜波形匹叨配分析犹模型对完香整桩抬实测锹波形岸进行横拟合厅分析孙得到救阻尼灿壶阻不尼系滤数，极拟合愤时只度须调帝整与鹅各单途元相畅连的崖阻尼俩壶阻狂尼系榨数；将阻尼斧壶阻尼理系数与叨各单元撒所在土吨层土性系参数相与联系，落阻尼壶磁阻尼与菊土性的待剪切波讨速有关戒。实测信贫号或多慢或少有遭些失真洞，桩体晴波阻抗抱或多或丑少有变怒化，因眯此，第袜一种方网法使用羞时可能热会出现肃较大的昨误差，为甚至与他实际土柳层情况牢相反。责将阻尼蜡系数与服土性参喜数结合无起来，塘物理定很义清晰激，即桩嗽周土越宜密实，患桩土作获用越强著烈，应修力波衰吸减越明币显，它程不受实阅测信号见失真等很影响。5.5歼.2惨桩土的毒参数确捐定完整性慌分类根据藏缺损液处最唱小波猫阻抗教与正绑常部碑分波链阻抗绘之比妖β值斜，工亦程桩厅的完脚整性山可大丑致分洒为四服类：β=1聪属完整疑桩β=0沸.8～闯1.0拐，轻微相破损β=0分.6～块0.8未中等程咱度破损β<弊0.饿6断杏裂。场地测试墙分析桩帽影森响缺损部位距桩顶较途远,受桩土作欢用影响反职射微弱第五章演基桩适完整性彻检测脂（敲临击回波仪法、低扎应变法桨）第五章尝主要内秃容：§5-中1党一维西波动馆理论吩简介介绍煮入射雹波、廊反射拜波、擦透射承波质比点速迹度、斗应力外间关冠系§5-盾2盆波动掏理论劳在基兽桩检始测中读应用主要介绍仿波在不同她情形下反孔射波特征§5-3策低应变检餐测方法主要介绍剃测试传感粗器、安装国、振源等§5该-4完整阳性分疏析影当响因袭素介绍某多次桨反射不波、台阻抗牛缓变烂、桩挺土相沉互作格用对洁分析界的影渠响§5译-5页波困形匹谦配分素析方兔法介绍波形决匹配分析紧意义、方伤法及应用§5-塔6基努桩完整恰性分析梦有关问稻题介绍在检俩测中遇到肃的有关问翅题§5兵-6基桩完整欧性分析有选关问题基桩任完整俗性分琴类及往桩的导评价异；桩体哈的检室测长哗度；阻抗变贝化类别阿区分（艺离析、抢夹泥或钓缩径）砍;桩长度检垂测。桩底赴反射业波与逝波阻杀抗检眉测桩底沉渣置及厚度检舰测问题带平台衔单桩或嫂群桩检绸测5.6.虚1基桩值完整性分把类及桩的难评价桩的完各整性分兽类并不浴代表对限桩的评珍价，桩算是否合撒格最重岛要的参亿数是其滚水平及贼竖向承笑载力同样程窗度的缺霸损，位省置不同发，影响讲也不同由于芬反射远波的贿强度撒受桩洽土相月互作虽用、滔波阻遣抗变鸦化位版置、协变化珍形式杨、范贱围、武多次撑反射纲波叠样加等永影响雀。根芳据波办速及圆波形乖变化垮分类锋并不稠很科猴学。5.6.让2桩体添的检测长精度桩周土性：传播过仙程中不断宽衰减，衰贫减程度与挑桩周土性端有关桩长志径比：同接样的锋土层纳，应顿力波窄在传残播过钳程还决受桩啦的长俗径比绞影响苏，桩匆的长需径比腿越大誓，桩稼底反屈射波愁检测仁难度四越大归。桩底插土性：桩蠢底土选的等怒效波啄阻抗千与桩山身波施阻抗丘接近摘时，佳即使脾桩长公径比六不大允，大覆部分少能量也在桩渔底向涨土体骑辐射烧，从孝而增绍加桩寄底反耀射波牙检测严难度极；桩身圈材料搞粘性：即使瓜没有桩毛土相互怒作用，事应力波移也会衰赴减的激振频猫率、激勺振能量：激振裳频率越纪低、激镜振能量派越大，乱桩底反识射就越川明显。激振点及遣传感器安新装位置：激振点影与传感器凡安装点越驾近，实测秀第一个波暂至峰值就焦越大，这编样，桩底扒反射波相唯对于第一膀个波至幅号值就越小宣。综上管所述骨，我殿们不霜应孤潜立地群谈桩税的检绍测长拍度，鹿而应层与桩按周土贪层、莲桩的某长径翅比、莫桩底找持力惹层等镜因素栽结合语起来5.6.茂3阻抗致变化类别壁区分反射波的滥相位、幅悉值与桩身在波阻抗变验化有关，钞即与桩材瓶料的密度译ρ波速c田及横截面煤积A有关排。低应变完替整性检测跨方法，只粱能对波阻折抗变化作附出分析，慕即对桩横播截面的平井均情况作寸出分析。惜至于详细蜡区分要借披助于其它屡手段，如孔声波等方痛法。桩底反射循波走时、鞋砼平均纵轿波速、桩谨长三参数跪中的任二葬个参数便猛可确定另办外一个参扬数。要估雪算桩长，驾必须已知卡桩底反射吓波走时、扰砼平均纵称波速。桩著底反射波姥时间可从位记录信号址中得到，窄而砼平均币纵波速可辆从砼抗压沙强度等级磨估算或参改数该场地砍其它桩的骡波速，也五可用声波采方法得到边的桩端附喉近砼的纵电波速作为善桩身砼平决均纵波速丹。用以上见三种方法栋得到的波突速与实际元可能有1桃0%左右根相对误差侨，因而，饭估算的桩个长也有1呼0%左右语的相对误置差，随着孩桩的长度遮增加，绝纺对误差也春会增加。5.6皇.4成桩长度同检测5.乞6.袜5修桩底阔反射萄波与至波阻况抗检蹄测当桩底避土的等忧效波阻溉抗与桩胞身波阻饲抗接近慨时，即龟使桩长敬径比不从大，大世部分能门量在桩枯底向土世体辐射百，桩底洽