无损检测技术 课件 2.1 基桩完整性检测

基桩完整性检测土木工程无损检测技术与应用目录CONTENTS01检测的意义低应变法02超声透射波法03检测实例0401检测的意义检测的意义桩是各种建筑物的基础，后续工作须在桩基检测合格后才能进行。随着桩的尺寸越来越大，质量控制有一定难度，部分桩基检测方法会破坏桩体，降低桩的强度，无损检测技术也广泛的运用到桩基检测中。常见缺陷桩完整桩缩颈桩扩颈桩多缺陷桩桩基检测方法02低

应

变

法检测原理-基本假设1.连续弹性的一维均质杆件2.不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响3.桩在变形时横截面保持为平面，沿截面有均布的轴向应力1桩身完整2Z1＞Z2桩身有缩径、离析、空洞及摩擦桩桩底3Z1＜Z2桩身扩径、膨胀或端承桩阻抗

Z=EA/C=pACE:弹性模量

C:波速

A:截面积

p:密度检测仪器

检测仪器应具有信号采集、滤波、放大、显示、储存、信号处理分析功能。

激振设备宜根据桩型及检测目的，选择不同大小、长度、质量的力锤、力棒、手锤和不同材质的锤头，以获得所需的激振频带和冲击能量。激振锤和传感器检测仪器

耦合剂：使传感器与桩紧密结合在一起，传感器能准确记录桩顶质点的振动。类似一个滤波器，可滤除一部分桩顶质点振动的高频成分。耦合时耦合剂要尽量薄，粘性要大，粘结性最好不要受水等的影响。可用黄油、凡士林、橡皮泥等作耦合剂。激振装置：对不同长度、不同类型的基桩，需采用不同材料、不同能量的激振设备。一般大长桩用大力棒(能量大、频率低),短细桩或测试浅部缺陷时用手锤(能量小，频率高),介于中间的桩则可用小力棒(能量及频率介于大力棒及手锤之间),当然敲击设备的选择也与地质情况有关。检测方法优点：低应变法是通过桩的动刚度和动静对比系数来求得桩的承载力。它的优点是设备简单、检测速度快、费用低廉,可以大面积检测。不足：必须依赖静载试验以求出动静对比系数,精度较差。检测方法-准备工作1.现场踏勘及资料收集：场地地质条件、建筑物的类型、桩型、桩设计参数、成桩工艺、施工记录及相关的资料,然后根据检测委托书，编制检测纲要;2.桩头处理:桩头应凿去浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土,对桩头外露主筋不宜太长。桩头表面应平整干净、无积水，并将传感器安装点与敲击点部位磨平;3.传感器应安装：①在桩顶面，传感器安装点及其附近不得有裂缝或浮动砂粒。传感器应与桩顶面保持垂直，且紧贴桩顶表面，在信号采集过程中不应产生滑移或松动;对于实心桩，当激振点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的2/3；当激振点不在桩顶中心时，传感器安装点与激振点的距离不宜小于桩半径的1/2。②激振点与传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。③激振方向应沿桩轴线方向。检测方法1.充分了解仪器及场地和桩型特点，进行细致的测前准备：●选择合适的锤，一般中小桩备好专用手锤和小尺寸力棒，长大桩则应带好足够重量的力棒。●根据桩型、桩头状况，选择合理的传感器。●根据天气状况，桩头准备情况和所选用传感器，选择合适的耦合剂和安装方式。2.认真测试头几根桩，注意波形是否合理，桩底和浅部缺陷的反映是否正常；3.传感器、振源、安装方式、参数设置等在头几根桩上调试结束后，即可迅速在余下桩中展开，过程中应记下疑难桩(或在疑难桩上多花时间详测)、注意各桩的桩底反射情况和浅部缺陷情况，同时还应注意信号的一致性，每条桩上应确保三条以上一致性较好的信号；4.详测疑难桩，换用传感器和激振锤及激振点，仔细推敲该桩可能存在的问题。检测数据分析在测试波形上辨认反射波，由反射波的形态、相位和到达时间，确定反射界面的性质、程度和位置。桩长及缺陷位置计算：检测数据分析桩身完整性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、混凝土波速、依据测试时域特征、幅频特征进行综合分析判定：完整桩波速：缺陷桩所形成的相邻共振峰频差和缺陷位置的关系为:桩基完整性判定03超声透射波法检测原理当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹（hz）。人类耳朵能听到的声波频率为20～20khz。当声波的振动频率大于20khz或小于20hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20khz的声波称为“超声波”。材料项目声速（m/s）密度（g/cm3）钢59407.8混凝土*45002.4石灰石61302.7淡水14810.998空气3430.0012检测原理声波透射法是在灌注桩中预埋两根或两根以上的声测管作为检测通道，管中注满水作为耦合剂，将超声发射换能器和接收换能器置于声测管中，由超声仪激励发射换能器产生超声脉冲，向桩身混凝土辐射传播。声波在混凝土传播过程中，当桩身混凝土介质存在阻抗差异时,将发生反射、绕射、折射和声波能量的吸收、衰减，并经另一声测管中的接收换能器接收，可在显示器上观察接收超声波波形,判读出超声波穿越混凝土后的首波声时、波幅及接收波主频等声学参数来检验桩身混凝土是否存在缺陷。声波透射法检测混凝土灌注桩有桩内单孔透射法和跨孔透射法两种。检测原理◆当混凝土内存在不连续界面时，缺陷面形成波阻抗界面，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时，将产生波的散射和绕射；◆根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。◆测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强度。检测仪器

测试系统：由超声仪、发收换能器、位移量测系统(深度记录、三脚架、井口滑轮)、传输电缆等组成检测仪器

声测管埋设（钢管、PVC管）：对声测管总的要求是，联结牢靠不脱开，密封良好不漏水，联结平整不打折，管与管间相平行，管内无异物保证通畅。每两根声测管组成一对进行测试，称为一个测试面。埋两根管有一个测试面；三根管三个测试面；四根管六个测试面。两管

三管

四管D（桩径）≤800mm，2根；800m＜D≤2000mm，不少于3根；D＞2000mm，不少于4根检测方法-准备工作◆收集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况。◆制定检测方案。◆混凝土龄期大于14d。◆声测管内灌满清水（衰减、延时），保证畅通。◆标定声波仪发射至接收的系统延迟时间。◆测量声测管内、外径和相邻声测管外壁间的距离，±1mm。◆利用取芯孔量代替声测管时，应进行孔内清洗。检测方法◆测点间距不宜大于250mm。◆发射与接收换能器同标高同步升降，累计误差不应大于20mm，随时校正。◆同一根桩检测过程中，发射电压保持不变（可比性）。◆异常部位，采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置和严重程度。收、发换能器连线的水平夹角一般为30°-40°。

对测

斜测

扇形扫测检测方法检测数据分析◆声时修正值◆声时值◆声速值检测数据分析◆声速判据声速是材料的基本物理量之一，与混凝土强度有关，当检测剖面的测点声速值普遍偏低且离散性很小时，可采用声速低限值判定。声速低限值应由预留同条件混凝土试块的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。声速低限值相对应的混凝土强度不宜低于0.9R（设计强度），若试件为钻孔芯样，则不低于0.85R。检测数据分析◆波幅判据用波幅平均值减6dB作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。波幅是相对测试，由于桩身混凝土内部结构的变异性很大，难以找出较好的波幅统计规律性。检测数据分析◆PSD判据PSD法是基于缺陷处声时的变化引起声时深度曲线的斜率明显增大，而声时差的大小又与缺陷程度密切相关，因此两者之积对缺陷的反映更加敏感。采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近变化时，应将其作为可疑缺陷区。04检测实例低应变检测实例1.钻孔灌注、嵌岩、Φ1200、C30、45.7m桩底逆向反射明显，表明有沉渣；缺陷反射不明显，表明桩身完整；波速：3.60km/s判为Ⅲ类桩；2.钻孔灌注桩、Φ800、C25、15.2m缺陷等间距多次反射，桩底反射不明显；经开挖验证，1.8m处断裂；判为Ⅲ/Ⅳ类桩