第三章 桩·杆检测技术课件讲解

第四章桩·杆检测技术主讲人:赵洪利路桥无损检测01基桩完整性检测02锚杆检测

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低应变法

钻芯法01基桩完整性检测基桩完整性检测基桩是最重要的基础形式之一，其施工质量直接关系到整个结构的安全，加之其为典型的隐蔽工程，所以历来受到工程界的高度重视。基桩的质量检测主要包括承载力检测和完整性检测，其中，完整性检测最为普遍。超声波透射法低应变法钻芯法超声波透射法超声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式，超声波透射法基桩检测主要有三种方法：（一）桩内单孔透射法

（二）桩外孔透射法（三）桩内跨孔透射法超声波透射法超声波透射法基桩检测概念声测管布置图对声测管的材料要求是：有足够的机械强度，与混凝土粘结良好。超声波透射法概率法PSD判据法混凝土构件在施工过程中，可能导致各种缺陷，这种缺陷由过失误差引起，缺陷处的混凝土质量将偏离正态分布，与其对应的声学参数也同样会偏离正态分布。所以，只要检测出声学参数的异常值，其对应的位置即为缺陷区。对于由声时、波幅衰减确定的异常区，结合PSD曲线进行综合分析，采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近明显变化时，应将其作为可疑缺陷区。检测结果的数据分析和判断-数值判据法超声波透射法检测结果的数据分析和判断-声阴影重叠法其基本方法是：一个换能器固定不动，另一个换能器上下移动，找出声阴影的边界位置，然后交换测试，找出另一面的阴影边界。边界线的交叉范围内的重叠区，即为缺陷区。当需要确定局部缺陷在桩的横截面上的准确位置时，可用多测向叠加法，即根据几个测向的测量结果通过作图法进行叠加，交叉重叠区即为缺陷区。超声波透射法检测全面、细致检测范围可覆盖全桩长的各个段截面，信息量相对丰富，结果准确可靠现场操作简便、迅速，不受桩长、长径比的限制123优点低应变法通过在桩顶施加激振信号产生冲击冲击弹性波脉冲，该弹性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）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。基本原理现场测试示意图低应变法完整桩变截面低应变法现场检测选择不同材质的锤头或锤垫，可激发出低频宽脉冲或高频窄脉冲。当遇到大直径长桩时，应选择力棒等激发能量稍大一点的重锤。当遇到小直径短桩时，应选择小铁锤或小钣手敲击，注意掌握力度。选锤桩头条件处理的好坏直接影响到测试信号的质量。桩顶表面应平整干净且无积水：应将敲击点和传感器安装点部位磨平，多次敲击信号一致性较差时，多与上述条件未达到有关。桩头处理较好的耦合剂有：石膏、蜡烛、黄油及其它固态油、凡士林等等。耦合剂的选择测试前准备工作低应变法如何确定混凝土波速C根据波动理论，混凝土的动弹性模量可由下式到：而凝土的静弹性模量和弹性模量之有良好的相关关系：进而又可推算混凝土的立方体抗压强度。砼强度砼C15C20C25C30C35C40~波速范围2500~45002500~31003000~35003500~38003700~40003900~42004100~4500特征波速2500280032003650395041004300不同强度砼的波速特征值及范围低应变法此外需要注意的是，弹性波在材料中传播时具有一定的色散性，即波速随着振源频率的变化而变化。一般来说，频率越高，信号衰减越快，波速越高。频率越低，信号衰减越慢而波速也越低。对于冲击弹性波，由于波长相对较长，频率对波速的影响较小，一般可以忽略。但对于超声波而言，由于波长较短，接近骨料的尺寸，频率对波速的影响就很大。钻芯法a.D<1.2m,毎桩钻芯孔数可为1个～2个孔；b.1.2m≤D≤1.6m,毎桩钻芯孔数宜为2个孔；c.D>1.6m,毎桩钻芯孔数宜为3个孔；d.当钻芯孔为1个时，宜在距桩中心l0cm～15cm的位置开孔；当钻芯孔为2个或2个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15D～0.25D范围内均匀对称布置；e.对桩端持力层的钻探，每根受检桩不应少于1个孔。基桩钻孔数量应根据桩径D大小确定毎桩至少应有一孔钻至设计要求深度，如设计未有明确要求时，宜钻入持力层3倍桩径且不少于3m。持力层的钻探深度应符合下列规定钻芯法检测时混凝土龄期不得少于28d，或受检桩同条件养护试件强度应达到设计强度要求。检测数量钻芯法3钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，水压应能保证充分排除孔内岩粉。4在钻芯过程中，应观察并记录回水含砂量及颜色、钻进的速度变化，当出现异常情况时，应记录位置、程度、沉渣厚度等情况。1确定钻孔位置。2钻机安装稳固，底座调平，并保证立轴垂直。5钻芯孔倾斜率不得大于0.5%，当出现钻孔偏离桩时，应停机查找原因。技术要求钻芯法8对混凝土的胶结情况、骨料的分布情况、混凝土芯样表面的光滑程度、气孔大小、蜂窝、夹泥、松散、桩与持力层的接触情况、沉渣厚度、桩端持力层的岩土特征等，应作出清晰、准确的记录。9砼芯样的采取。6当持力层为强风化岩层或土层又未有超前钻探资料时，应进行标准贯入试验。7采取芯样试件前，对砼、岩芯全貌进行拍照。技术要求基桩完整性检测名称测试内容优点缺点钻芯法基桩完整性、混凝土强度结果直观需桩头露出、受钻心质量影响、成本较高声波透射法基桩完整性精度较高需桩头露出且需要预留检测孔。低应变法基桩完整性操作简便、结果较为直观需桩头露出、信号需人工判断基桩完整性检测方法对比02锚杆检测锚杆检测检测原理锚杆质量检测与基桩低应变法的测试原理相同。安装于锚杆顶部的传感器，可采集到来自锚杆不同部位的反射信号。通过分析和读取反射信号的双程时间，即可求出锚杆的长度和缺陷。但是，由于锚杆的截面积远远小于基桩，且锚杆在设置时往往需要注浆，从而形成锚杆、注浆体和周围岩土材料的三种复合结构。因此其测试难度一般要高于低应变法。锚杆检测时域反射波法频差法其中，——锚杆杆体长度（m）；

——计算波速（m/s），可通过锚杆相关模拟试验得到；

——杆底反射波走时时间（s）。其中，为幅频曲线上杆底相邻谐振峰之间的频差。锚杆长度计算:锚杆检测01在锚杆长度测试中，采用的是Cm，即计算用波速或杆系速度。因此，计算波速的合理选取直接影响到测试结果。在实际检测过程中，计算波速（也为杆系波速）往往随着灌浆密实度的变化而变化。根据不同的灌浆、岩体极边界条件，可按下列原则取值：02当锚杆的锚固密实度小于30%时，可取锚杆的杆体波速Cb，一般可取5180m/s；当锚杆的锚固密实度大于或等于30%时，宜通过同等条件下的模型模拟试验或现场对不少于3根已知长度的锚杆进行现场检测，从而对波速推算。计算波速确定锚杆检测注意事项010203检测前应进行现场调查，搜集工程项目用途、结构，项目锚杆的设计类别及功能、设计长度范围，了解锚杆的施工工艺及锚杆工程相关的地形、地质资料等。锚杆顶端因平整且不能弯曲。现场不能有其他影响检测信号的干扰存在等。锚杆检测锚杆杆底反射信号特征：一般锚杆材质的波阻抗大于粘结剂或围岩的波阻抗，反射系数为正值，杆底反射波信号与入射波同相位，而且杆底各次反射信号的时间间隔相同、相位同向。在入射波信号强度基本等同的情况下，杆底反射波信号强度与杆底界面的波阻抗差异程度和锚固体系的阻尼有关，即杆底界面的波阻抗差异越大，锚固体系的阻尼越小（如注浆密实度越差），则杆底反射信号的强度越强；反之则相反。杆底多次反射信号锚杆检测锚杆杆中反射信号特征:当锚杆注浆存在局部不密实的情况，则锚杆不同截面的波阻抗会有所差异，且在这些有差异的界面均会产生反射波。根据波反射原理，界面的波阻抗差异将决定反射波的性质，当波阻抗比值n大于1时（从注浆密实至不密实），反射系数为正值，在时域曲线上反射波信号与入射波同相位，多次反射信号相位一致。当波阻抗比值n小于1时（从注浆不密实至密实），反射系数为负值，在时域曲线上第一次反射波信号与入射波相位相反，经锚杆端部反射的第二次反射信号与入射波相位相同，多次反射信号相位交替改变。杆底阻抗小时的反射信号杆底杆底阻抗大时的反射信号锚杆检测锚杆灌