樁基動測檢測講義

關(guān)于樁基動測檢測講義第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日國內(nèi)低應(yīng)變法遵循的規(guī)范、規(guī)程1、鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程（TB10218-2008）2、公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（JTG/TF81-01-2004）3、建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2003）第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日目錄一、適用范圍（目的）二、理論基礎(chǔ)三、儀器設(shè)備四、現(xiàn)場檢測技術(shù)五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定六、檢測報告七、工程實例第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日低應(yīng)變反射波法

一、適用范圍（目的）

本方法是通過分析實測樁頂速度響應(yīng)信號的特征來檢測樁身的完整性，判定樁身缺陷性質(zhì)、位置及影響程度，判斷樁端嵌固情況。

第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

基本原理：在樁身頂部進行豎向激振，彈性波沿樁身向下傳播。當樁身存在明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁和嚴重離析等部位）或樁身截面積變化（如縮頸或擴頸）部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接收放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識別來自不同部位的反射信息，據(jù)此計算樁身波速、判斷樁身完整性及混凝土質(zhì)量，還可以根據(jù)視波速偏高對樁的實際長度加以核對。第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日

通過反射波相位特征來判斷樁身缺陷的具體類型具有一定困難。因此本方法在應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)資料、施工技術(shù)資料（異常情況）、樁型、施工工藝等資料，通過綜合分析來對樁身的缺陷及類型作出定性判定。第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日二、理論基礎(chǔ)

基樁質(zhì)量是波動理論為基礎(chǔ)的，根據(jù)基本假定條件，將樁簡化為一維彈性直桿建立力學模型進行計算。

1、假設(shè)條件：（1）視樁為一維彈性直桿；（2）假定基樁為均質(zhì)材料構(gòu)成，其各物理參數(shù)如彈性模量、質(zhì)量密度為常數(shù)（及向同性），且橫截面在受力時保持平面（剛體）；（3）忽略了樁的內(nèi)外陰尼和表面摩擦力的影響，樁周土對樁的約束和支承作用，集中由樁底的一個彈簧代替。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2、建立波動方程（略）

3、波動方程的解△f=fn+1－fn=Vc/2L（n=0,1,2,…）根據(jù)頻率和周期的關(guān)系得到：

Vc=2L·△f=2L/△T

瞬態(tài)動測法，就是根據(jù)一維彈性桿縱向振動的這一特性，利用傳播周期△T或各階頻率間隔△f、縱應(yīng)力波Vc和樁長L三個參數(shù)之間的固定關(guān)系，作為樁基質(zhì)量檢驗的重要依據(jù)之一。三個參數(shù)之中，只要知道兩個就可以確定出第三個。第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日三、儀器設(shè)備

1．檢測系統(tǒng)包括信號采集及處理儀、傳感器、激振設(shè)備和專用附件。

2．信號采集及處理儀規(guī)定（1）數(shù)據(jù)采集裝置的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器不得低于12位。（2）采樣間隔宜為10～500μs,可調(diào)。（3）單通道采樣點不少于1024點。（4）放大器增益宜大于60dB，可調(diào)，線性度良好。（5）多通道采集系統(tǒng)具有一致性，基振幅偏差應(yīng)小于3%，相位偏差應(yīng)小于0.1ms。第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日

3．傳感器的性能規(guī)定（1）傳感器宜選用壓電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應(yīng)覆蓋整個測試信號的頻帶范圍。 （2）加速度傳感器的電壓靈敏度應(yīng)大于100mV/g，量程不小于50g。速度傳感器的靈敏度不小于300mV/cm·s-130Hz，傳感器靈敏度選擇原則在滿足頻響范圍的前提下，盡可能地選擇靈敏度較高的傳感器。 （3）加速度傳感器的安裝諧振頻率應(yīng)大于10kHz，速度傳感器的安裝諧振頻率應(yīng)大于1.5kHz。

第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日4．激振設(shè)備的規(guī)定根據(jù)樁型和檢測目的，激振設(shè)備采用不同材質(zhì)和質(zhì)量的力錘或力棒，以獲得所需的激振頻率和能量。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日四、現(xiàn)場檢測技術(shù)

1．檢測前準備工作 （1）進行現(xiàn)場調(diào)查，搜集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等，了解施工工藝及施工過程中出現(xiàn)的異常情況，明確被檢測樁號。

第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日①搜集工程地質(zhì)資料了解樁和樁周土的剛度比大小、樁側(cè)土阻尼大小、影響波形特征、影響檢測深度，采取適當?shù)拇胧?，幫助正確地進行波行分析。②基樁設(shè)計圖紙：了解樁型、設(shè)計砼強度、承載力、基礎(chǔ)類型，分析缺陷影響程度時參考。③施工記錄和監(jiān)理日志：了解施工工藝及施工過程中出現(xiàn)的異常情況，做到有的放矢，最終盡可能正確地分析出缺陷的類型。④明確被檢測樁號：不能張冠李戴，造成被動。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（2）根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的激振設(shè)備、傳感器及檢測儀，檢查測試系統(tǒng)各部分之間是否連接良好，確認整個測試系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。

第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日①激振設(shè)備：力錘、力棒；錘頭或錘墊材料選用工程塑料、高強度尼龍、鋁、銅、鐵、錘墊用橡皮；錘的質(zhì)量從幾百克到幾十千克。②激振設(shè)備選擇：根據(jù)檢測對象，短樁和淺部缺陷的樁，選用剛度較大的錘，產(chǎn)生的入射波的脈沖較窄，頻率較高，分辨率高。缺點：能量衰減快，檢測深度小。長樁和深部缺陷的樁，選用剛度較小的錘，入射波的脈沖較寬，頻率較低，傳播距離較大，檢測深度大。缺點：分辨率較低，較小缺陷發(fā)現(xiàn)不了。

第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（3）樁頂應(yīng)鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。樁頂面條件的好壞直接影響測試信號的質(zhì)量和對樁身完整性判定的準確性，要求被檢樁的樁頂面混凝土質(zhì)量、截面尺寸與樁身設(shè)計條件基本相同，并且干凈無積水。第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日①灌注樁有低強度的浮漿將直接影響到傳感器的安裝及錘擊所產(chǎn)生的彈性波在樁頂部分的傳播，因此必須清除干凈，以露出干凈的混凝土表面為準。②預(yù)應(yīng)力管樁：當法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合密實時，可不進行處理，若有松動和破損現(xiàn)象，必須用電鋸截除，不可鑿除；③檢測前將被檢測樁頂部與相鄰的墊層或承臺斷開，避免因墊層或承臺連接造成波的散射，使波形復雜化。④測點和激振點磨平問題。第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（4）應(yīng)測量并記錄樁頂截面尺寸。①確定檢測點數(shù)目的②幫助分析判斷（5）混凝土灌注樁的檢測宜在成樁14d以后進行。建設(shè)部和鐵道部規(guī)定：至少達到設(shè)計強度的70%，且不小于15MPa.

（6）打入或靜壓式預(yù)制樁的檢測應(yīng)在相鄰樁打完后進行。第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日1、會對周圍產(chǎn)生不同程度的擠土效應(yīng)，嚴重的將會引起土體隆起和接樁部分脫焊；①基坑開挖造成土體應(yīng)力釋放、土體2、基坑開挖后檢測位移樁傾斜、斷裂；②開挖過程中，機械對樁的破壞。①避免超灌部分的質(zhì)量3、應(yīng)在樁頂設(shè)計標高檢測問題造成誤判②后期開挖樁頭處理對樁身的破壞第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日

2．傳感器安裝規(guī)定 （1）傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮泥等耦合劑，粘結(jié)應(yīng)牢固，并與樁頂面垂直。 傳感器安裝的好壞對采集信息的影響很大，粘結(jié)層應(yīng)可能薄。傳感器底面與樁頂應(yīng)緊密接觸，不得用手接觸傳感器，在信號采集過程中不得產(chǎn)生滑移或松動。

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（2）對混凝土灌注樁，傳感器宜安裝在距樁中心2/3半徑處，傳感器與激振點的距離樁不宜小于1/2半徑，且避開鋼筋籠主筋的影響。（3）當樁徑D≤800mm時應(yīng)設(shè)置2個測點；當樁徑800＜D≤1250mm時應(yīng)設(shè)置3個測點；當樁徑1250＜D＜2000mm時應(yīng)設(shè)置4個測點。 （4）對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)在兩條相互垂直的直徑上各布置2個測點。

第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日3．激振時的規(guī)定 （1）混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁的激振點宜在樁頂中心部位；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的激振點和傳感器安裝點與樁中心連線的夾角應(yīng)為90°。 （2）激振錘和激振參數(shù)宜通過現(xiàn)場對比試驗選定。短樁或淺部缺陷樁的檢測宜采用輕錘短脈沖激振；長樁、大直徑樁或深部缺陷樁的檢測宜采用重錘寬脈沖激振，也可采用不同的錘墊來調(diào)整激振脈沖寬度。（3）采用力棒激振時，應(yīng)自由下落；采用力錘敲擊時，應(yīng)使其作用力方向與樁頂面垂直。第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日4．檢測工作規(guī)定 （1）采樣頻率和最小的采樣長度應(yīng)根據(jù)樁長和波形分析確定。

采樣點數(shù)不少于1024點，采樣間隔為10-500μs。

對于時域信號，采樣頻率越高，則采集數(shù)字信號越接近模擬信號，越有利于缺陷位置的判別。時域記錄的時間段長度應(yīng)不小于2L/C+5ms，幅頻信號分析的頻率范圍上限不應(yīng)小于2000Hz。

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（2）各測點的重復檢測次數(shù)不應(yīng)少于3次，且檢測波形具有良好的一致性。（3）當干擾較大時，可采用信號增強技術(shù)進行重復激振，提高信噪比；當信號一致性差時，應(yīng)分析原因，排除人為和檢測儀器等干擾因素，重新檢測。 （4）對存在缺陷的樁應(yīng)改變檢測條件重復檢測，相互驗證。位置儀器人員第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定

1．樁身完整性分析宜以時域曲線為主，輔以頻域分析，并結(jié)合施工情況（工藝、成孔及灌注記錄等）、巖土工程勘察資料和波形特征等因素進行綜合分析判定。第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2．樁身波速平均值的確定 （1）當樁長已知、樁端反射信號明顯時，選取相同條件下不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速按下式計算其平均值：式中cm——樁身波速平均值(m/s);Ci——第i根樁的樁身波速計算值（m/s）；L——完整樁樁長（m）；ΔT——時域信號第一峰與樁端反射波峰間的時間差(ms)；Δf——幅頻曲線樁端相鄰諧振峰間的頻差（Hz），計算時不宜取第一與第二峰；n——基樁數(shù)量（n≥5）。第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（2）當樁身波速平均值無法按上款確定時，可根據(jù)本地區(qū)相同樁型及施工工藝的其他樁基工程的測試結(jié)果，并結(jié)合樁身混凝土強度等級與實踐經(jīng)驗綜合確定。不同混凝土強度等級的反射波波速經(jīng)驗值注意：預(yù)制樁在空氣中測得速度要比在土中測得的速度高。第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日

3．樁身缺陷位置按下列公式計算式中x——測點至樁身缺陷之間的距離（m）；Δtx——時域信號第一峰與缺陷反射波峰間的時間差（ms）；Δfx——幅頻曲線所對應(yīng)缺陷的相鄰諧振峰間的頻差（Hz）；C——樁身波速(m/s)，無法確定時用cm值替代。第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日4．混凝土灌注樁采用時域信號分析時，應(yīng)結(jié)合有關(guān)施工和巖土工程勘察資料，正確區(qū)分由擴徑處產(chǎn)生的二次同相反射與因樁身截面漸擴后急速恢復至原樁徑處的一次同相反射，以避免對樁身完整性的誤判。注意：土層影響會出現(xiàn)此情況。

5．對于嵌巖樁，當樁端反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同相時，應(yīng)結(jié)合巖土工程勘察和設(shè)計等有關(guān)資料以及樁端同相反射波幅的相對高低來推斷嵌巖質(zhì)量，必要時采取其他合適方法進行核驗。第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日 6．樁身完整性的分析當出現(xiàn)下列情況之一時，宜結(jié)合其他檢測方法： （1）超過有效檢測長度范圍的超長樁，其測試信號不能明確反映樁身下部和樁端情況。 （2）樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁。 （3）當樁長的推算值與實際樁長明顯不符，且又缺乏相關(guān)資料加以解釋或驗證。 （4）實測信號復雜、無規(guī)律，無法對其進行準確的樁身完整性分析和評價。 （5）對于預(yù)制樁，時域曲線在接頭處有明顯反射，但又難以判定是斷裂錯位還是接樁不良。第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日7．樁身完整性類別判定的原則（1）Ⅰ類樁：2L/C時刻前無缺陷反射波，有樁底反射波；樁底諧振峰排列基本等間隔，其相鄰頻差Δf=C/2L。（2）Ⅱ類樁：2L/C時刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，有樁底反射波；樁底諧振峰排列基本等間隔，輕微缺陷產(chǎn)生諧振峰之間的頻差的其相鄰頻差Δf′＞C/2L。（3）Ⅲ類樁：2L/C時刻前有明顯缺陷反射波；缺陷諧振峰排列基本等間隔，相鄰頻差Δf′＞C/2L。第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（4）Ⅳ類樁：2L/C時刻前出現(xiàn)嚴重缺陷反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動，無樁底反射波；或按平均波速計算的樁長明顯短于設(shè)計樁長。缺陷諧振峰排列基本等間隔，相鄰頻差Δf′＞C/2L，無樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰