PPT低應(yīng)變發(fā)射波法樁基檢測講義（2011年）

XX局滬昆客客專XX段X標基樁檢檢測培訓(xùn)訓(xùn)低應(yīng)變反反射波法法二○一一一年四月月國內(nèi)低應(yīng)應(yīng)變法遵遵循的規(guī)規(guī)范、規(guī)規(guī)程1、鐵路工工程基樁樁檢測技技術(shù)規(guī)程程（TB10218-2008）2、公路工工程基樁樁動測技技術(shù)規(guī)程程（JTG/TF81-01-2004）3、建筑基基樁檢測測技術(shù)規(guī)規(guī)范（JGJ106-2003）目錄錄一、適用用范圍（（目的））二、理論論基礎(chǔ)三、儀器器設(shè)備四、現(xiàn)場場檢測技技術(shù)五、檢測測數(shù)據(jù)分分析與判判定六、檢測測報告七、工程程實例低應(yīng)變反反射波法法一、適用用范圍（（目的））本方法法是通通過分分析實實測樁樁頂速速度響響應(yīng)信信號的的特征征來檢檢測樁樁身的的完整整性，，判定定樁身身缺陷陷性質(zhì)質(zhì)、位位置及及影響響程度度，判判斷樁樁端嵌嵌固情情況。?；驹恚涸跇稑渡眄旐敳窟M進行豎豎向激激振，，彈性性波沿沿樁身身向下下傳播播。當當樁身身存在在明顯顯波阻阻抗差差異的的界面面（如如樁底底、斷斷樁和和嚴重重離析析等部部位））或樁樁身截截面積積變化化（如如縮頸頸或擴擴頸））部位位，將將產(chǎn)生生反射射波。。經(jīng)接接收放放大、、濾波波和數(shù)數(shù)據(jù)處處理，，可識識別來來自不不同部部位的的反射射信息息，據(jù)據(jù)此計計算樁樁身波波速、、判斷斷樁身身完整整性及及混凝凝土質(zhì)質(zhì)量，，還可可以根根據(jù)視視波速速偏高高對樁樁的實實際長長度加加以核核對。。通過反反射波波相位位特征征來判判斷樁樁身缺缺陷的的具體體類型型具有有一定定困難難。因因此本本方法法在應(yīng)應(yīng)用中中應(yīng)結(jié)結(jié)合工工程地地質(zhì)資資料、、施工工技術(shù)術(shù)資料料（異異常情情況））、樁樁型、、施工工工藝藝等資資料，，通過過綜合合分析析來對對樁身身的缺缺陷及及類型型作出出定性性判定定。二、理理論基基礎(chǔ)基樁質(zhì)質(zhì)量是是波動動理論論為基基礎(chǔ)的的，根根據(jù)基基本假假定條條件，，將樁樁簡化化為一一維彈彈性直直桿建建立力力學(xué)模模型進進行計計算。。1、假設(shè)設(shè)條件件：（1）視樁樁為一一維彈彈性直直桿；；（2）假定定基樁樁為均均質(zhì)材材料構(gòu)構(gòu)成，，其各各物理理參數(shù)數(shù)如彈彈性模模量、、質(zhì)量量密度度為常常數(shù)（（及向向同性性），，且橫橫截面面在受受力時時保持持平面面（剛剛體））；（3）忽略略了樁樁的內(nèi)內(nèi)外陰陰尼和和表面面摩擦擦力的的影響響，樁樁周土土對樁樁的約約束和和支承承作用用，集集中由由樁底底的一一個彈彈簧代代替。。2、建立波動動方程（略略）3、波動方程程的解△f=fn+1－fn=Vc/2L（n=0,1,2,…）根據(jù)頻率和和周期的關(guān)關(guān)系得到：：Vc=2L··△f=2L/△T瞬態(tài)動測法法，就是根根據(jù)一維彈彈性桿縱向向振動的這這一特性，，利用傳播播周期△T或各階頻率率間隔△f、縱應(yīng)力波波Vc和樁長L三個參數(shù)之之間的固定定關(guān)系，作作為樁基質(zhì)質(zhì)量檢驗的的重要依據(jù)據(jù)之一。三三個參數(shù)之之中，只要要知道兩個個就可以確確定出第三三個。三、儀器設(shè)設(shè)備1．檢測系統(tǒng)統(tǒng)包括信號號采集及處處理儀、傳傳感器、激激振設(shè)備和和專用附件件。2．信號采集集及處理儀儀規(guī)定（1）數(shù)據(jù)采集集裝置的模模-數(shù)轉(zhuǎn)換器不得低于12位。（2）采樣間隔隔宜為10～500μs,可調(diào)。（3）單通道采采樣點不少于1024點。（4）放大器增增益宜大于于60dB，可調(diào)，線線性度良好好。（5）多通道采采集系統(tǒng)具具有一致性性，基振幅幅偏差應(yīng)小于3%，相位偏差差應(yīng)小于0.1ms。3．傳感器的的性能規(guī)定定（1）傳感器宜宜選用壓電電式加速度度傳感器或或磁電式速速度傳感器器，頻響曲曲線的有效效范圍應(yīng)覆覆蓋整個測測試信號的的頻帶范圍圍。（2）加速度傳傳感器的電電壓靈敏度度應(yīng)大于100mV/g，量程不小小于50g。速度傳感感器的靈敏敏度不小于于300mV/cm··s-130Hz，傳感器靈靈敏度選擇擇原則在滿滿足頻響范范圍的前提提下，盡可可能地選擇擇靈敏度較較高的傳感感器。（3）加速度傳傳感器的安安裝諧振頻頻率應(yīng)大于于10kHz，速度傳感感器的安裝裝諧振頻率率應(yīng)大于1.5kHz。4．激振設(shè)備備的規(guī)定根據(jù)樁型和和檢測目的的，激振設(shè)設(shè)備采用不不同材質(zhì)和和質(zhì)量的力力錘或力棒棒，以獲得得所需的激激振頻率和和能量。四、現(xiàn)場檢檢測技術(shù)1．檢測前準準備工作（1）進行現(xiàn)場場調(diào)查，搜搜集工程地地質(zhì)資料、、基樁設(shè)計計圖紙和施施工記錄、、監(jiān)理日志志等，了解解施工工藝藝及施工過過程中出現(xiàn)現(xiàn)的異常情情況，明確確被檢測樁樁號。①搜集工程程地質(zhì)資料料了解樁和和樁周土的的剛度比大大小、樁側(cè)側(cè)土阻尼大大小、影響響波形特征征、影響檢檢測深度，，采取適當當?shù)拇胧?，，幫助正確確地進行波波行分析。。②基樁設(shè)計計圖紙：了了解樁型、、設(shè)計砼強強度、承載載力、基礎(chǔ)礎(chǔ)類型，分分析缺陷影影響程度時時參考。③施工記錄錄和監(jiān)理日日志：了解施工工工藝及施工工過程中出出現(xiàn)的異常常情況，做做到有的放放矢，最終終盡可能正正確地分析析出缺陷的的類型。④明確被檢檢測樁號：：不能張冠冠李戴，造造成被動。。（2）根據(jù)現(xiàn)場場實際情況況選擇合適適的激振設(shè)設(shè)備、傳感感器及檢測測儀，檢查查測試系統(tǒng)統(tǒng)各部分之之間是否連連接良好，，確認整個個測試系統(tǒng)統(tǒng)處于正常常工作狀態(tài)態(tài)。①激振設(shè)備備：力錘、、力棒；錘錘頭或錘錘墊材料選選用工程塑塑料、高強強度尼龍、、鋁、銅、、鐵、錘墊墊用橡皮；；錘的質(zhì)量量從幾百克克到幾十千千克。②激振設(shè)備備選擇：根根據(jù)檢測對對象，短樁樁和淺部缺缺陷的樁，，選用剛度度較大的錘錘，產(chǎn)生的的入射波的的脈沖較窄窄，頻率較較高，分辨辨率高。缺缺點：能量量衰減快，，檢測深度度小。長樁樁和深部缺缺陷的樁，，選用剛度度較小的錘錘，入射波波的脈沖較較寬，頻率率較低，傳傳播距離較較大，檢測測深度大。。缺點：分分辨率較低低，較小缺缺陷發(fā)現(xiàn)不不了。（3）樁頂應(yīng)鑿鑿至新鮮混混凝土面，，并用打磨磨機將測點點和激振點點磨平。樁頂面條件件的好壞直直接影響測測試信號的的質(zhì)量和對對樁身完整整性判定的的準確性，，要求被檢檢樁的樁頂頂面混凝土土質(zhì)量、截截面尺寸與與樁身設(shè)計計條件基本本相同，并并且干凈無無積水。①灌注樁樁有低強強度的浮浮漿將直直接影響響到傳感感器的安安裝及錘錘擊所產(chǎn)產(chǎn)生的彈彈性波在在樁頂部部分的傳傳播，因因此必須須清除干干凈，以以露出干干凈的混混凝土表表面為準準。②預(yù)應(yīng)力力管樁：：當法蘭蘭盤與樁樁身混凝凝土之間間結(jié)合密密實時，，可不進進行處理理，若有有松動和和破損現(xiàn)現(xiàn)象，必必須用電電鋸截除除，不可可鑿除；；③檢測前前將被檢檢測樁頂頂部與相相鄰的墊墊層或承承臺斷開開，避免免因墊層層或承臺臺連接造造成波的的散射，，使波形形復(fù)雜化化。④測點和和激振點點磨平問問題。（4）應(yīng)測量量并記錄錄樁頂截截面尺寸寸。①確定檢檢測點數(shù)數(shù)目的②幫助分分析判斷斷（5）混凝土土灌注樁樁的檢測測宜在成成樁14d以后進行行。建設(shè)部和和鐵道部部規(guī)定：：至少達達到設(shè)計計強度的的70%，且不小小于15MPa.（6）打入或靜靜壓式預(yù)預(yù)制樁的的檢測應(yīng)應(yīng)在相鄰鄰樁打完完后進行行。1、會對周周圍產(chǎn)生生不同程程度的擠擠土效應(yīng)應(yīng)，嚴重重的將會會引起土土體隆起起和接樁樁部分脫脫焊；①基坑開開挖造成成土體應(yīng)應(yīng)力釋放放、土體體2、基坑開開挖后檢檢測位位移移樁樁傾傾斜、斷斷裂；②開挖過過程中，，機械對對樁的破破壞。①避免超超灌部分分的質(zhì)量量3、應(yīng)在樁樁頂設(shè)計計標高檢檢測問問題題造成誤誤判②后期開開挖樁頭頭處理對對樁身的的破壞2．傳感器器安裝規(guī)規(guī)定（1）傳感器器的安裝裝可采用用石膏、、黃油、、橡皮泥泥等耦合合劑，粘粘結(jié)應(yīng)牢牢固，并并與樁頂頂面垂直直。傳感器安安裝的好好壞對采采集信息息的影響響很大，，粘結(jié)層層應(yīng)可能能薄。傳傳感器底底面與樁樁頂應(yīng)緊緊密接觸觸，不得得用手接接觸傳感感器，在在信號采采集過程程中不得得產(chǎn)生滑滑移或松松動。（2）對混凝凝土灌注注樁，傳傳感器宜宜安裝在在距樁中中心2/3半徑處，，傳感器器與激振振點的距距離樁不不宜小于于1/2半徑，且且避開鋼鋼筋籠主主筋的影影響。（3）當樁徑徑D≤800mm時應(yīng)設(shè)置置2個測點；；當樁徑徑800＜D≤1250mm時應(yīng)設(shè)置置3個測點；；當樁徑徑1250＜D＜2000mm時應(yīng)設(shè)置置4個測點。。（4）對預(yù)應(yīng)力混混凝土管樁應(yīng)應(yīng)在兩條相互互垂直的直徑徑上各布置2個測點。3．激振時的規(guī)規(guī)定（1）混凝土灌注注樁、混凝土土預(yù)制樁的激激振點宜在樁樁頂中心部位位；預(yù)應(yīng)力混混凝土管樁的的激振點和傳傳感器安裝點點與樁中心連連線的夾角應(yīng)應(yīng)為90°。（2）激振錘和激激振參數(shù)宜通通過現(xiàn)場對比比試驗選定。。短樁或淺部部缺陷樁的檢檢測宜采用輕輕錘短脈沖激激振；長樁、、大直徑樁或或深部缺陷樁樁的檢測宜采采用重錘寬脈脈沖激振，也也可采用不同同的錘墊來調(diào)調(diào)整激振脈沖沖寬度。（3）采用力棒激激振時，應(yīng)自自由下落；采采用力錘敲擊擊時，應(yīng)使其其作用力方向向與樁頂面垂垂直。4．檢測工作規(guī)規(guī)定（1）采樣頻率和和最小的采樣樣長度應(yīng)根據(jù)據(jù)樁長和波形形分析確定。。采樣點數(shù)不少少于1024點，采樣間隔隔為10-500μs。對于時域信號號，采樣頻率率越高，則采采集數(shù)字信號號越接近模擬擬信號，越有有利于缺陷位位置的判別。。時域記錄的的時間段長度度應(yīng)不小于2L/C+5ms，幅頻信號分分析的頻率范范圍上限不應(yīng)應(yīng)小于2000Hz。（2）各測點的重重復(fù)檢測次數(shù)數(shù)不應(yīng)少于3次，且檢測波波形具有良好好的一致性。。（3）當干擾較大大時，可采用用信號增強技技術(shù)進行重復(fù)復(fù)激振，提高高信噪比；當當信號一致性性差時，應(yīng)分分析原因，排排除人為和檢檢測儀器等干干擾因素，重重新檢測。（4）對存在缺陷陷的樁應(yīng)改變變檢測條件重重復(fù)檢測，相相互驗證。位置儀器人員五、檢測數(shù)據(jù)據(jù)分析與判定定1．樁身完整性性分析宜以時時域曲線為主主，輔以頻域域分析，并結(jié)結(jié)合施工情況況（工藝、成成孔及灌注記記錄等）、巖巖土工程勘察察資料和波形形特征等因素素進行綜合分分析判定。2．樁身波速平均均值的確定（1）當樁長已知知、樁端反射射信號明顯時時，選取相同同條件下不少少于5根Ⅰ類樁的樁身波波速按下式計計算其平均值值：式中cm——樁身波速平均均值(m/s);Ci——第i根樁的樁身波波速計算值（（m/s）；L——完整樁樁長（（m）；ΔT——時域信號第一一峰與樁端反反射波峰間的的時間差(ms)；Δf——幅頻曲線樁端端相鄰諧振峰峰間的頻差（（Hz），計算時不宜取取第一與第二二峰；n——基樁數(shù)量（n≥5）。（2）當樁身波速速平均值無法法按上款確定定時，可根據(jù)據(jù)本地區(qū)相同同樁型及施工工工藝的其他他樁基工程的的測試結(jié)果，，并結(jié)合樁身身混凝土強度度等級與實踐踐經(jīng)驗綜合確確定。不同混凝土強強度等級的反反射波波速經(jīng)經(jīng)驗值注意：預(yù)制樁樁在空氣中測測得速度要比比在土中測得得的速度高。。3．樁身缺陷位位置按下列公公式計算式中x——測點至樁身缺缺陷之間的距距離（m）；Δtx——時域信號第一一峰與缺陷反反射波峰間的的時間差（ms）；Δfx——幅頻曲線所對對應(yīng)缺陷的相相鄰諧振峰間間的頻差（Hz）；C——樁身波速(m/s)，無法確定時用用cm值替代。4．混凝土灌注注樁采用時域域信號分析時時，應(yīng)結(jié)合有有關(guān)施工和巖巖土工程勘察察資料，正確確區(qū)分由擴徑徑處產(chǎn)生的二二次同相反射射與因樁身截截面漸擴后急急速恢復(fù)至原原樁徑處的一一次同相反射射，以避免對對樁身完整性性的誤判。注注意：土層影影響會出現(xiàn)此此情況。5．對于嵌巖樁樁，當樁端反反射信號為單單一反射波且且與錘擊脈沖沖信號同相時時，應(yīng)結(jié)合巖巖土工程勘察察和設(shè)計等有有關(guān)資料以及及樁端同相反反射波幅的相相對高低來推推斷嵌巖質(zhì)量量，必要時采采取其他合適適方法進行核核驗。6．樁身完整性性的分析當出出現(xiàn)下列情況況之一時，宜宜結(jié)合其他檢檢測方法：（1）超過有效檢檢測長度范圍圍的超長樁，，其測試信號號不能明確反反映樁身下部部和樁端情況況。（2）樁身截面漸漸變或多變，，且變化幅度度較大的混凝凝土灌注樁。。（3）當樁長的推推算值與實際際樁長明顯不不符，且又缺缺乏相關(guān)資料料加以解釋或或驗證。（4）實測信號復(fù)復(fù)雜、無規(guī)律律，無法對其其進行準確的的樁身完整性性分析和評價價。（5）對于預(yù)制樁樁，時域曲線線在接頭處有有明顯反射，，但又難以判判定是斷裂錯錯位還是接樁樁不良。7．樁身完整性性類別判定的的原則（1）Ⅰ類樁：2L/C時刻前無缺陷陷反射波，有有