樁基低應(yīng)變反射波法檢測(cè)講義大型企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)

低應(yīng)變反射波法

xxx編著

xxxx年四月國(guó)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(cè)技術(shù)規(guī)程（TB10218-2008）2、公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程（JTG/TF81-01-2004）3、建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2003）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(chǎng)檢測(cè)技術(shù)五、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定六、檢測(cè)報(bào)告七、工程實(shí)例低應(yīng)變反射波法

一、適用范圍（目的）

本方法是通過(guò)分析實(shí)測(cè)樁頂速度響應(yīng)信號(hào)的特征來(lái)檢測(cè)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。

基本原理：在樁身頂部進(jìn)行豎向激振，彈性波沿樁身向下傳播。當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位）或樁身截面積變化（如縮頸或擴(kuò)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(shí)別來(lái)自不同部位的反射信息，據(jù)此計(jì)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(duì)樁的實(shí)際長(zhǎng)度加以核對(duì)。

通過(guò)反射波相位特征來(lái)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(guò)綜合分析來(lái)對(duì)樁身的缺陷及類型作出定性判定。二、理論基礎(chǔ)

基樁質(zhì)量是波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的，根據(jù)基本假定條件，將樁簡(jiǎn)化為一維彈性直桿建立力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)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(shí)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(duì)樁的約束和支承作用，集中由樁底的一個(gè)彈簧代替。2、建立波動(dòng)方程（略）

3、波動(dòng)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(dòng)測(cè)法，就是根據(jù)一維彈性桿縱向振動(dòng)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(zhǎng)L三個(gè)參數(shù)之間的固定關(guān)系，作為樁基質(zhì)量檢驗(yàn)的重要依據(jù)之一。三個(gè)參數(shù)之中，只要知道兩個(gè)就可以確定出第三個(gè)。三、儀器設(shè)備

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

2．信號(hào)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(diǎn)不少于1024點(diǎn)。（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。

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(gè)測(cè)試信號(hào)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。

4．激振設(shè)備的規(guī)定根據(jù)樁型和檢測(cè)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。四、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)

1．檢測(cè)前準(zhǔn)備工作 （1）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，搜集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等，了解施工工藝及施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況，明確被檢測(cè)樁號(hào)。

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(cè)深度，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，幫助正確地進(jìn)行波行分析。②基樁設(shè)計(jì)圖紙：了解樁型、設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度、承載力、基礎(chǔ)類型，分析缺陷影響程度時(shí)參考。③施工記錄和監(jiān)理日志：了解施工工藝及施工過(guò)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(cè)樁號(hào)：不能張冠李戴，造成被動(dòng)。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合適的激振設(shè)備、傳感器及檢測(cè)儀，檢查測(cè)試系統(tǒng)各部分之間是否連接良好，確認(rèn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。

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(qiáng)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(cè)對(duì)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(diǎn)：能量衰減快，檢測(cè)深度小。長(zhǎng)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(cè)深度大。缺點(diǎn)：分辨率較低，較小缺陷發(fā)現(xiàn)不了。

（3）樁頂應(yīng)鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機(jī)將測(cè)點(diǎn)和激振點(diǎn)磨平。樁頂面條件的好壞直接影響測(cè)試信號(hào)的質(zhì)量和對(duì)樁身完整性判定的準(zhǔn)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(jì)條件基本相同，并且干凈無(wú)積水。①灌注樁有低強(qiáng)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(zhǔn)。②預(yù)應(yīng)力管樁：當(dāng)法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合密實(shí)時(shí)，可不進(jìn)行處理，若有松動(dòng)和破損現(xiàn)象，必須用電鋸截除，不可鑿除；③檢測(cè)前將被檢測(cè)樁頂部與相鄰的墊層或承臺(tái)斷開，避免因墊層或承臺(tái)連接造成波的散射，使波形復(fù)雜化。④測(cè)點(diǎn)和激振點(diǎn)磨平問題。

（4）應(yīng)測(cè)量并記錄樁頂截面尺寸。①確定檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目的②幫助分析判斷（5）混凝土灌注樁的檢測(cè)宜在成樁14d以后進(jìn)行。建設(shè)部和鐵道部規(guī)定：至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa.

（6）打入或靜壓式預(yù)制樁的檢測(cè)應(yīng)在相鄰樁打完后進(jìn)行。1、會(huì)對(duì)周圍產(chǎn)生不同程度的擠土效應(yīng)，嚴(yán)重的將會(huì)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(cè)位移樁傾斜、斷裂；②開挖過(guò)程中，機(jī)械對(duì)樁的破壞。①避免超灌部分的質(zhì)量3、應(yīng)在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高檢測(cè)問題造成誤判②后期開挖樁頭處理對(duì)樁身的破壞2．傳島感器啟安裝蛛規(guī)定（1）傳搏感器戒的安惱裝可據(jù)采用其石膏玩、黃捕油、證橡皮擺泥等畏耦合卵劑，光粘結(jié)敬應(yīng)牢倉(cāng)固，監(jiān)并與尺樁頂鋸面垂掘直。傳感期器安束裝的歉好壞漢對(duì)采居集信鐵息的遠(yuǎn)影響秀很大傘，粘遇結(jié)層駱應(yīng)可劍能薄愁。傳撒感器節(jié)底面徒與樁己頂應(yīng)憶緊密棍接觸處，不庸得用間手接園觸傳耍感器維，在偽信號(hào)擴(kuò)采集梨過(guò)程凝中不碑得產(chǎn)貧生滑茶移或絕松動(dòng)驕。（2）對(duì)碧混凝腫土灌掉注樁湖，傳蓬感器五宜安抱裝在夜距樁減中心2/圾3半徑釘處，某傳感馳器與充激振洗點(diǎn)的月距離盼樁不星宜小撤于1/示2半徑終，且碑避開籠鋼筋脹籠主幕筋的棟影響檢。（3）當(dāng)處樁徑D≤80塵0m撒m時(shí)應(yīng)緊設(shè)置2個(gè)測(cè)散點(diǎn)；省當(dāng)樁燃徑80惜0＜D≤12副50販mm時(shí)應(yīng)兔設(shè)置3個(gè)測(cè)蝕點(diǎn)；刺當(dāng)樁帝徑12跌50＜D＜200株0m衫m(xù)時(shí)應(yīng)負(fù)設(shè)置4個(gè)測(cè)報(bào)點(diǎn)。（4）對(duì)櫻預(yù)應(yīng)消力混勉凝土蹤蝶管樁姐應(yīng)在鬧兩條沈相互吹垂直起的直腳徑上猜各布裂置2個(gè)測(cè)角點(diǎn)。3．激萌振時(shí)裳的規(guī)濾定（1）混犬凝土歉灌注贈(zèng)樁、敘混凝呢土預(yù)天制樁甚的激類振點(diǎn)浪宜在維樁頂廟中心緩部位泳；預(yù)疤應(yīng)力注混凝么土管史樁的夾激振靈點(diǎn)和沾傳感孟器安業(yè)裝點(diǎn)教與樁鋼中心閱連線絕的夾恭角應(yīng)駱為90簡(jiǎn)°。（2）激補(bǔ)振錘幼和激榆振參鄰數(shù)宜左通過(guò)貍現(xiàn)場(chǎng)俱對(duì)比攜試驗(yàn)慣選定怒。短嫩樁或阻淺部嘴缺陷期樁的倚檢測(cè)勤宜采僻用輕毀錘短班脈沖復(fù)激振栗；長(zhǎng)焰樁、鈔大直帝徑樁補(bǔ)或深板部缺播陷樁慕的檢姐測(cè)宜亦采用書重錘辟寬脈靈沖激境振，賓也可熊采用割不同候的錘斧墊來(lái)囑調(diào)整主激振嚇脈沖弓寬度字。（3）采艦用力勵(lì)棒激性振時(shí)旅，應(yīng)杯自由雞下落莖；采恥用力睛錘敲六擊時(shí)優(yōu)，應(yīng)劣使其鉗作用詠力方喪向與丈樁頂摘面垂呢直。4．檢訊測(cè)工杜作規(guī)倒定（1）采輩樣頻魄率和浩最小雜的采電樣長(zhǎng)急度應(yīng)順根據(jù)排樁長(zhǎng)鍬和波描形分痛析確急定。采樣急點(diǎn)數(shù)燈不少坑于10陡24點(diǎn)，皂采樣特間隔際為10把-5乞00μs。對(duì)于完時(shí)域沾信號(hào)盆，采質(zhì)樣頻赴率越眨高，燈則采宋集數(shù)握字信烈號(hào)越休接近邊模擬暴信號(hào)鎮(zhèn)，越民有利積于缺句陷位軟置的萍判別圣。時(shí)徐域記牲錄的冬時(shí)間鋼段長(zhǎng)監(jiān)度應(yīng)循不小郵于2L倘/C花+5榜ms，幅睡頻信伏號(hào)分暖析的聽頻率加范圍慈上限蒸不應(yīng)器小于20您00伐Hz。（2）各縫測(cè)點(diǎn)毯的重藍(lán)復(fù)檢財(cái)測(cè)次憐數(shù)不漏應(yīng)少院于3次，有且檢影測(cè)波相形具膊有良雄好的浪一致狠性。（3）當(dāng)縣干擾扣較大柏時(shí)，炭可采臭用信呆號(hào)增餐強(qiáng)技污術(shù)進(jìn)藏行重未復(fù)激啟振，火提高藥信噪佳比；嫁當(dāng)信鍵號(hào)一惕致性再差時(shí)蘆，應(yīng)蛛分析炕原因擠，排框除人歇為和治檢測(cè)脖儀器窯等干擊擾因竹素，余重新焰檢測(cè)悉。（4）對(duì)堵存在侵缺陷款的樁嚼應(yīng)改頁(yè)變檢沖測(cè)條眼件重寒復(fù)檢率測(cè)，戒相互燈驗(yàn)證悼。位置儀器人員五、勇檢測(cè)鄰數(shù)據(jù)輪分析肯與判耐定1．樁愈身完棚整性畝分析神宜以勻時(shí)域坑曲線承為主芳，輔浙以頻續(xù)域分理析，妄并結(jié)監(jiān)合施謎工情纖況（叫工藝降、成喊孔及俱灌注略記錄微等）求、巖勿土工鑼程勘堅(jiān)察資軋料和析波形蓋特征熔等因旅素進(jìn)冰行綜貿(mào)合分者析判姥定。2．樁身?yè)聿ㄋ賹移骄怪档拿舜_定（1）當(dāng)鄉(xiāng)豐樁長(zhǎng)讓已知爬、樁癥端反膀射信濾號(hào)明秩顯時(shí)恰，選防取相許同條符件下推不少杰于5根Ⅰ類樁土的樁起身波鳳速按創(chuàng)下式他計(jì)算捉其平展均值創(chuàng)：式中cm——樁身鏡波速視平均退值(m嬌/s處);Ci——第i根樁疤的樁茫身波氏速計(jì)畝算值責(zé)（m/號(hào)s）；L——完整隊(duì)樁樁僅長(zhǎng)（m）；ΔT——時(shí)域溫信號(hào)走第一箭峰與曾樁端院反射絹波峰滑間的階時(shí)間板差(m遍s)；Δf——幅頻智曲線巖樁端載相鄰絞諧振只峰間際的頻林差（Hz），典計(jì)算翁時(shí)不次宜取企第一卡與第刃二峰腐；n——基樁翁數(shù)量紀(jì)（n≥廢5）。（2）當(dāng)南樁身苗波速郊平均歇值無(wú)譯法按續(xù)上款觀確定做時(shí)，估可根映據(jù)本河地區(qū)肉相同嶺樁型萬(wàn)及施娃工工冊(cè)藝的菜其他宮樁基侵工程墳的測(cè)遺試結(jié)攔果，塌并結(jié)均合樁來(lái)身混琴凝土進(jìn)強(qiáng)度命等級(jí)果與實(shí)要踐經(jīng)添驗(yàn)綜碗合確色定。不同丟混凝夕土強(qiáng)電度等違級(jí)的侮反射段波波逃速經(jīng)助驗(yàn)值注意綢：預(yù)錘制樁庫(kù)在空被氣中隨測(cè)得面速度渡要比駛在土旗中測(cè)值得的刑速度廟高。3．樁右身缺沃陷位噴置按索下列陸公式疼計(jì)算式中x——測(cè)點(diǎn)扁至樁丘身缺茄陷之村間的治距離蹲（m）；Δt早x——時(shí)域?yàn)E信號(hào)蘇第一畜峰與傻缺陷晨反射散波峰霜間的慣時(shí)間蠟差（ms）；Δf窄x——幅頻旱曲線叔所對(duì)純應(yīng)缺蒼陷的鐮相鄰蛇諧振涉峰間緊的頻趁差（Hz）；C——樁身僚波速(m劈燕/s況)，無(wú)過(guò)法確捏定時(shí)株用cm值替今代。4．混蟻凝土萄灌注索樁采憶用時(shí)傻域信才號(hào)分事析時(shí)陸，應(yīng)閱結(jié)合蝦有關(guān)藍(lán)施工少和巖煩土工頸程勘紡察資著料，籃正確見區(qū)分只由擴(kuò)送徑處征產(chǎn)生說(shuō)的二棄次同洗相反腸射與擋因樁士身截裁面漸刪擴(kuò)后燈急速擇恢復(fù)才至原鐵樁徑挑處的報(bào)一次搞同相膏反射考，以命避免斤對(duì)樁眼身完粱整性兔的誤在判。撤注意毅：土反層影痛響會(huì)恢出現(xiàn)剛此情央況。5．對(duì)湯于嵌蛛巖樁葡，當(dāng)縣樁端個(gè)反射舞信號(hào)疤為單售一反嚷射波描且與晃錘擊芳脈沖眾信號(hào)香同相婚時(shí)，絨應(yīng)結(jié)置合巖年土工惹程勘愚察和船設(shè)計(jì)欣等有咸關(guān)資錫料以親及樁燈端同沸相反塌射波稠幅的走相對(duì)鎖高低膝來(lái)推起斷嵌友巖質(zhì)塞量，斷必要以時(shí)采丹取其滅他合視適方晚法進(jìn)寄行核補(bǔ)驗(yàn)。6．樁催身完飄整性魚的分晨析當(dāng)臂出現(xiàn)幼下列蘭情況博之一抽時(shí)，體宜結(jié)彩合其嶺他檢囑測(cè)方液法：（1）超晉過(guò)有將效檢傍測(cè)長(zhǎng)勉度范胃圍的覆超長(zhǎng)帖樁，勝其測(cè)抹試信秧號(hào)不煤能明丘確反涂映樁透身下刪部和紡樁端迅情況紀(jì)。（2）樁需身截酸面漸朝變或沫多變項(xiàng)，且健變化資幅度煮較大獨(dú)的混答凝土聯(lián)灌注勉樁。（3）當(dāng)累樁長(zhǎng)刮的推普算值桿與實(shí)愉際樁評(píng)長(zhǎng)明號(hào)顯不攀符，唱且又資缺乏認(rèn)相關(guān)調(diào)資料瓦加以編解釋舅或驗(yàn)疲證。（4）實(shí)負(fù)測(cè)信諷號(hào)復(fù)驕雜、繳無(wú)規(guī)旺律，保無(wú)法搖對(duì)其懂進(jìn)行吃準(zhǔn)確象的樁妥身完愛整性坊分析木和評(píng)貫價(jià)。（5）對(duì)散于預(yù)艷制樁勾，時(shí)鐵域曲礙線在醬接頭膚處有諷明顯談反射趣，但液又難騰以判岸定是遲斷裂居錯(cuò)位眼還是孤接樁焰不良袋。7．樁鵝身完悔整性仆類別但判定賠的原撈則（1）Ⅰ類樁勒：2L鉗/C時(shí)刻盛前無(wú)達(dá)缺陷飲反射圖波，添有樁奮底反左射波幸；樁剝底諧歉振峰街排列敗基本暗等間炊隔，御其相皇鄰頻摟差Δf隊(duì)=C腥/2販L。（2）Ⅱ類樁湖：2L夾/C時(shí)刻密前出輪現(xiàn)輕學(xué)微缺曲陷反折射波且，有喜樁底餅反射陽(yáng)波；些樁底派諧振滴峰排饑列基薪本等單間隔棟，輕鋤微缺潛陷產(chǎn)螺生諧欲振峰登之間島的頻余差的誰(shuí)其相視鄰頻晌差Δf′＞C/次2L。（3）Ⅲ類樁兵：2L斃/C時(shí)刻記前有姿明顯胃缺陷甲反射壘波；鐮缺陷往諧振準(zhǔn)峰排岸列基擴(kuò)本等茄間隔杠，相郊鄰頻膠差Δf′＞C/電2L。（4）Ⅳ類樁碎：2L息/C時(shí)刻斬前出斑現(xiàn)嚴(yán)嚇重缺亮陷反斬射波癢