樁基動測檢測

1、國內低應變法遵循的規(guī)范、規(guī)程國內低應變法遵循的規(guī)范、規(guī)程1、鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程（、鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程（TB10218-2008）2、公路工程基樁動測技術規(guī)程（、公路工程基樁動測技術規(guī)程（JTG/TF81-01-2004）3、建筑基樁檢測技術規(guī)范（、建筑基樁檢測技術規(guī)范（JGJ106-2003）目目 錄錄 一、適用范圍（目的）一、適用范圍（目的） 二、理論基礎二、理論基礎 三、儀器設備三、儀器設備 四、現(xiàn)場檢測技術四、現(xiàn)場檢測技術 五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定 六、檢測報告六、檢測報告 七、工程實例七、工程實例 低應變反射波法低應變反射波法 一、適用范圍（目的）一、適

2、用范圍（目的） 本方法是通過分析實測樁頂速度響應信本方法是通過分析實測樁頂速度響應信號的特征來檢測樁身的完整性，判定樁身缺陷號的特征來檢測樁身的完整性，判定樁身缺陷性質、位置及影響程度，判斷樁端嵌固情況。性質、位置及影響程度，判斷樁端嵌固情況。 基本原理基本原理：在樁身頂部進行豎向激振，彈：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）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，將或樁身截面積變化（如縮頸或擴頸）部位，將產生反射波。經接收放大、濾波和數(shù)據(jù)處理

3、，產生反射波。經接收放大、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量，還可身波速、判斷樁身完整性及混凝土質量，還可以根據(jù)視波速偏高對樁的實際長度加以核對。以根據(jù)視波速偏高對樁的實際長度加以核對。 通過反射波相位特征來判斷樁身缺陷的具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。因此本方法在應用中應體類型具有一定困難。因此本方法在應用中應結合工程地質資料、施工技術資料（異常情結合工程地質資料、施工技術資料（異常情況）、樁型、施工工藝等資料，通過綜合分析況）、樁型、施工工藝等資料，通過綜合分析來對樁身

4、的缺陷及類型作出定性判定。來對樁身的缺陷及類型作出定性判定。二、理論基礎二、理論基礎 基樁質量是波動理論為基礎的，根據(jù)基本假定條基樁質量是波動理論為基礎的，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件，將樁簡化為一維彈性直桿建立力學模型進行計算。算。 1 1、假設條件：、假設條件： （1 1）視樁為一維彈性直桿；）視樁為一維彈性直桿； （2 2）假定基樁為均質材料構成，其各物理參數(shù)）假定基樁為均質材料構成，其各物理參數(shù)如彈性模量、質量密度為常數(shù)（及向同性），且橫如彈性模量、質量密度為常數(shù)（及向同性），且橫截面在受力時保持平面（剛體）；截面在受力時保持平面（剛體）； （3 3）忽

5、略了樁的內外陰尼和表面摩擦力的影響，）忽略了樁的內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。彈簧代替。 2 2、建立波動方程（略）、建立波動方程（略） 3 3、波動方程的解、波動方程的解 f =fn+1fn= Vc / 2L （n=0, 1, 2, ） 根據(jù)頻率和周期的關系得到：根據(jù)頻率和周期的關系得到： 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，利用傳播周期的這一特性，利用傳播周期T T或各階頻率間隔或各階頻率間隔f f、縱應力波、縱

6、應力波VcVc和樁長和樁長L L三個參數(shù)之間的固定關三個參數(shù)之間的固定關系，作為樁基質量檢驗的重要依據(jù)之一。三個參系，作為樁基質量檢驗的重要依據(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。數(shù)之中，只要知道兩個就可以確定出第三個。三、儀器設備三、儀器設備 1 1檢測系統(tǒng)包括信號采集及處理儀、傳感器、激檢測系統(tǒng)包括信號采集及處理儀、傳感器、激振設備和專用附件。振設備和專用附件。 2 2信號采集及處理儀規(guī)定信號采集及處理儀規(guī)定 （1 1）數(shù)據(jù)采集裝置的模）數(shù)據(jù)采集裝置的模- -數(shù)轉換器數(shù)轉換器不得低于不得低于1212位。位。 （2 2）采樣間隔）采樣間隔宜為宜為1010500s,500s,可

7、調?？烧{。 （3 3）單通道采樣點）單通道采樣點不少于不少于10241024點。點。 （4 4）放大器增益宜大于）放大器增益宜大于60dB60dB，可調，線性度良，可調，線性度良好。好。 （5 5）多通道采集系統(tǒng)具有一致性，基振幅偏差應）多通道采集系統(tǒng)具有一致性，基振幅偏差應小于小于3%3%，相位偏差應，相位偏差應小于小于0.1ms0.1ms。 3 3傳感器的性能規(guī)定傳感器的性能規(guī)定 （1 1）傳感器宜選用壓電式加速度傳感器或磁電式）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覆蓋整個測試信速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應覆蓋整個測試信號的頻帶范圍。號的頻帶范圍。 （

8、2 2）加速度傳感器的電壓靈敏度應大于）加速度傳感器的電壓靈敏度應大于100mV/g100mV/g，量程不小于量程不小于50g50g。速度傳感器的靈敏度不小于。速度傳感器的靈敏度不小于300mV/cm300mV/cms-1 30Hzs-1 30Hz，傳感器靈敏度選擇原則在滿足，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頻響范圍的前提下，盡可能地選擇靈敏度較高的傳感器。器。 （3 3）加速度傳感器的安裝諧振頻率應大于）加速度傳感器的安裝諧振頻率應大于10kHz10kHz，速度傳感器的安裝諧振頻率應大于速度傳感器的安裝諧振頻率應大于1.5kHz1.5kHz。 4 4激

9、振設備的規(guī)定激振設備的規(guī)定 根據(jù)樁型和檢測目的，激振設備采用不同材根據(jù)樁型和檢測目的，激振設備采用不同材質和質量的力錘或力棒，以獲得所需的激振頻率質和質量的力錘或力棒，以獲得所需的激振頻率和能量。和能量。四、現(xiàn)場檢測技術四、現(xiàn)場檢測技術 1 1檢測前準備工作檢測前準備工作 （1 1）進行現(xiàn)場調查，搜集工程地質資料、基樁設）進行現(xiàn)場調查，搜集工程地質資料、基樁設計圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等，了解施工工藝及施計圖紙和施工記錄、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。工過程中出現(xiàn)的異常情況，明確被檢測樁號。 搜集工程地質資料了解樁和樁周土的剛度比搜集工程地質資料了解樁和樁

10、周土的剛度比大小、樁側土阻尼大小、影響波形特征、影響檢大小、樁側土阻尼大小、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測深度，采取適當?shù)拇胧?，幫助正確地進行波行分析。分析。 基樁設計圖紙：了解樁型、設計砼強度、承基樁設計圖紙：了解樁型、設計砼強度、承載力、基礎類型，分析缺陷影響程度時參考。載力、基礎類型，分析缺陷影響程度時參考。 施工記錄和監(jiān)理日志：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，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做到有的放矢，最終盡可能正確地分析出缺陷的類型。類型。 明確被檢測樁號：不能張冠李戴

11、，造成被動。明確被檢測樁號：不能張冠李戴，造成被動。 （2 2）根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的激振設備、）根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適的激振設備、傳感器及檢測儀，檢查測試系統(tǒng)各部分之間是否傳感器及檢測儀，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)。連接良好，確認整個測試系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。 激振設備：力錘、力棒；激振設備：力錘、力棒； 錘頭或錘墊材料錘頭或錘墊材料選用工程塑料、高強度尼龍、鋁、銅、鐵、錘墊選用工程塑料、高強度尼龍、鋁、銅、鐵、錘墊用橡皮；錘的質量從幾百克到幾十千克。用橡皮；錘的質量從幾百克到幾十千克。 激振設備選擇：根據(jù)檢測對象，短樁和淺激振設備選擇：根據(jù)檢

12、測對象，短樁和淺部缺陷的樁，選用剛度較大的錘，產生的入射波部缺陷的樁，選用剛度較大的錘，產生的入射波的脈沖較窄，頻率較高，分辨率高。缺點：能量的脈沖較窄，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，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，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。較小缺陷發(fā)現(xiàn)不了。 （3 3）樁頂應鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機）樁頂應鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。將測點和激振點磨平

13、。 樁頂面條件的好壞直接影響測試信號的質量樁頂面條件的好壞直接影響測試信號的質量和對樁身完整性判定的準確性，要求被檢樁的樁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量、截面尺寸與樁身設計條件基本頂面混凝土質量、截面尺寸與樁身設計條件基本相同，并且干凈無積水。相同，并且干凈無積水。 灌注樁有低強度的浮漿將直接影響到傳感器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生的彈性波在樁頂部分的傳播，的安裝及錘擊所產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因此必須清除干凈，以露出干凈的混凝土表面為準。準。 預應力管樁：當法蘭盤與樁身混凝土之間結預應力管樁

14、：當法蘭盤與樁身混凝土之間結合密實時，可不進行處理，若有松動和破損現(xiàn)象，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；必須用電鋸截除，不可鑿除； 檢測前將被檢測樁頂部與相鄰的墊層或承臺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，使斷開，避免因墊層或承臺連接造成波的散射，使波形復雜化。波形復雜化。 測點和激振點磨平問題。測點和激振點磨平問題。 （4 4）應測量并記錄樁頂截面尺寸。）應測量并記錄樁頂截面尺寸。 確定檢測點數(shù)確定檢測點數(shù) 目的目的 幫助分析判斷幫助分析判斷 （5 5）混凝土灌注樁的檢測宜在成樁）混凝土灌注樁的檢測宜在成樁14d

15、14d以后進行。以后進行。 建設部和鐵道部規(guī)定：至少達到設計強度的建設部和鐵道部規(guī)定：至少達到設計強度的70%70%，且不小于且不小于15MPa.15MPa. （6 6）打入或靜壓式預制樁的檢測應在相鄰樁打完）打入或靜壓式預制樁的檢測應在相鄰樁打完后進行。后進行。1 1、會對周圍產生不同程度的擠土效應，嚴重的將會引起土體隆、會對周圍產生不同程度的擠土效應，嚴重的將會引起土體隆起和接樁部分脫焊；起和接樁部分脫焊； 基坑開挖造成土體應力釋放、土體基坑開挖造成土體應力釋放、土體2 2、基坑開挖后檢測、基坑開挖后檢測 位移位移 樁傾斜、斷裂；樁傾斜、斷裂； 開挖過程中，機械對樁的破壞。開挖過程中，機械

16、對樁的破壞。 避免超灌部分的質量避免超灌部分的質量3 3、應在樁頂設計標高檢測、應在樁頂設計標高檢測 問題造成誤判問題造成誤判 后期開挖樁頭處理對樁身的破壞后期開挖樁頭處理對樁身的破壞 2 2傳感器安裝規(guī)定傳感器安裝規(guī)定 （1 1）傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮）傳感器的安裝可采用石膏、黃油、橡皮泥等耦合劑，粘結應牢固，并與樁頂面垂直。泥等耦合劑，粘結應牢固，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，傳感器安裝的好壞對采集信息的影響很大，粘結層應可能薄。傳感器底面與樁頂應緊密接觸，粘結層應可能薄。傳感器底面與樁頂應緊密接觸，不得用手接觸傳感器，在信號采集過程中不得產不得用手接

17、觸傳感器，在信號采集過程中不得產生滑移或松動。生滑移或松動。 （2 2）對混凝土灌注樁，傳感器宜安裝在距樁）對混凝土灌注樁，傳感器宜安裝在距樁中心中心2/32/3半徑處，傳感器與激振點的距離樁不宜小半徑處，傳感器與激振點的距離樁不宜小于于1/21/2半徑，且避開鋼筋籠主筋的影響。半徑，且避開鋼筋籠主筋的影響。 （3 3）當樁徑）當樁徑D D800mm800mm時應設置時應設置2 2個測點；當樁個測點；當樁徑徑800800D D1250mm1250mm時應設置時應設置3 3個測點；當樁徑個測點；當樁徑12501250D D2000mm000mm時應設置時應設置4 4個測點。個測點。 （4 4）對

18、預應力混凝土管樁應在兩條相互垂直的）對預應力混凝土管樁應在兩條相互垂直的直徑上各布置直徑上各布置2 2個測點。個測點。 3 3激振時的規(guī)定激振時的規(guī)定 （1 1）混凝土灌注樁、混凝土預制樁的激振點宜在）混凝土灌注樁、混凝土預制樁的激振點宜在樁頂中心部位；預應力混凝土管樁的激振點和傳感器樁頂中心部位；預應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為安裝點與樁中心連線的夾角應為9090。 （2 2）激振錘和激振參數(shù)宜通過現(xiàn)場對比試驗選定。）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

19、部缺陷樁的檢測宜采用重錘寬脈沖樁、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整激振脈沖寬度。激振，也可采用不同的錘墊來調整激振脈沖寬度。 （3 3）采用力棒激振時，應自由下落；采用力錘敲）采用力棒激振時，應自由下落；采用力錘敲擊時，應使其作用力方向與樁頂面垂直。擊時，應使其作用力方向與樁頂面垂直。 4 4檢測工作規(guī)定檢測工作規(guī)定 （1 1）采樣頻率和最小的采樣長度應根據(jù)樁長和波）采樣頻率和最小的采樣長度應根據(jù)樁長和波形分析確定。形分析確定。 采樣點數(shù)不少于采樣點數(shù)不少于10241024點，采樣間隔為點，采樣間隔為10-50010-500s。 對于時域信號，采樣頻率越

20、高，則采集數(shù)字信號越對于時域信號，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不小于的時間段長度應不小于2L/C+5ms2L/C+5ms，幅頻信號分析的頻，幅頻信號分析的頻率范圍上限不應小于率范圍上限不應小于2000Hz2000Hz。 （2 2）各測點的重復檢測次數(shù)不應少于）各測點的重復檢測次數(shù)不應少于3 3次，且次，且檢測波形具有良好的一致性。檢測波形具有良好的一致性。 （3 3）當干擾較大時，可采用信號增強技術進）當干擾較大時，可采用信號增強技術進行重復激振，提高信噪比；當信號一致性差時，行重復激振

21、，提高信噪比；當信號一致性差時，應分析原因，排除人為和檢測儀器等干擾因素，應分析原因，排除人為和檢測儀器等干擾因素，重新檢測。重新檢測。 （4 4）對存在缺陷的樁應改變檢測條件重復檢測，）對存在缺陷的樁應改變檢測條件重復檢測，相互驗證。相互驗證。 位置位置 儀器儀器 人員人員 五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定五、檢測數(shù)據(jù)分析與判定 1 1樁身完整性分析宜以時域曲線為主，輔以頻域樁身完整性分析宜以時域曲線為主，輔以頻域分析，并結合施工情況（工藝、成孔及灌注記錄等）、分析，并結合施工情況（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巖土工程勘察資料和波形特征等因素進行綜合分析判定

22、。定。 2樁身波速平均值的確定樁身波速平均值的確定 （1 1）當樁長已知、樁端反射信號明顯時，選取相同條件下）當樁長已知、樁端反射信號明顯時，選取相同條件下不少于不少于5 5根根類樁的樁身波速按下式計算其平均值：類樁的樁身波速按下式計算其平均值： 式中式中cmcm樁身波速平均值樁身波速平均值(m/s);(m/s);CiCi第第i i根樁的樁身波速計算值（根樁的樁身波速計算值（m/sm/s）；）；L L完整樁樁長（完整樁樁長（m m）；）；T T 時域信號第一峰與樁端反射波峰間的時間差時域信號第一峰與樁端反射波峰間的時間差(ms)(ms)；ff幅頻曲線樁端相鄰諧振峰間的頻差（幅頻曲線樁端相鄰諧振

23、峰間的頻差（HzHz），計算時不），計算時不宜取第一與第二峰；宜取第一與第二峰；n n基樁數(shù)量（基樁數(shù)量（n5n5）。）。fLTL220002CiniimCnC11 （2 2）當樁身波速平均值無法按上款確定）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果，并結合樁身混凝土他樁基工程的測試結果，并結合樁身混凝土強度等級與實踐經驗綜合確定。強度等級與實踐經驗綜合確定。 不同混凝土強度等級的反射波波速經驗值不同混凝土強度等級的反射波波速經驗值 注意：預制樁在空氣中測得速度要比在土注意：預制樁在空氣中測得速度要比在土中測得

24、的速度高。中測得的速度高。 3 3樁身缺陷位置按下列公式計算樁身缺陷位置按下列公式計算 式中式中x x測點至樁身缺陷之間的距離（測點至樁身缺陷之間的距離（m m）；）；txtx時域信號第一峰與缺陷反射波峰間的時間時域信號第一峰與缺陷反射波峰間的時間差（差（msms）；）；fxfx幅頻曲線所對應缺陷的相鄰諧振峰間的頻幅頻曲線所對應缺陷的相鄰諧振峰間的頻差（差（HzHz）；）；C C樁身波速樁身波速(m/s)(m/s)，無法確定時用，無法確定時用c cm m值替代。值替代。xfCC21t20001 4 4混凝土灌注樁采用時域信號分析時，應結合有混凝土灌注樁采用時域信號分析時，應結合有關施工和巖土工

25、程勘察資料，正確區(qū)分由擴徑處產關施工和巖土工程勘察資料，正確區(qū)分由擴徑處產生的二次同相反射與因樁身截面漸擴后急速恢復至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。誤判。注意：土層影響會出現(xiàn)此情況。 5 5對于嵌巖樁，當樁端反射信號為單一反射波且對于嵌巖樁，當樁端反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同相時，應結合巖土工程勘察和設與錘擊脈沖信號同相時，應結合巖土工程勘察和設計等有關資料以及樁端同相反射波幅的相對高低來計等有關資料以及樁端同相反射波幅的相對高低來推斷嵌巖質量，必要

26、時采取其他合適方法進行核驗。推斷嵌巖質量，必要時采取其他合適方法進行核驗。6 6樁身完整性的分析當出現(xiàn)下列情況之一時，宜結樁身完整性的分析當出現(xiàn)下列情況之一時，宜結合其他檢測方法：合其他檢測方法： （1 1）超過有效檢測長度范圍的超長樁，其測試信）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。號不能明確反映樁身下部和樁端情況。 （2 2）樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混）樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁。凝土灌注樁。 （3 3）當樁長的推算值與實際樁長明顯不符，且又）當樁長的推算值與實際樁長明顯不符，且又缺乏相關資料加以解釋或驗證。缺乏相關資料加

27、以解釋或驗證。 （4 4）實測信號復雜、無規(guī)律，無法對其進行準確）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。的樁身完整性分析和評價。 （5 5）對于預制樁，時域曲線在接頭處有明顯反射，）對于預制樁，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。但又難以判定是斷裂錯位還是接樁不良。 7 7樁身完整性類別判定的原則樁身完整性類別判定的原則 （1 1）類樁：類樁：2L/C2L/C時刻前無缺陷反射波，有樁底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，其相鄰頻差反射波；樁底諧振峰排列基本等間隔，其相鄰頻差ff=C/2L=C/2L。 （2 2）類樁：類樁： 2L/C2L/C時刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，時刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，有樁底反射波