樁基動(dòng)測(cè)檢測(cè)講義

關(guān)于樁基動(dòng)測(cè)檢測(cè)講義第1頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五國(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）第2頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五目錄一、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)例第3頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五低應(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。

第4頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

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)。第5頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

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。第6頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五二、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。第7頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五2、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)。第8頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五三、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。第9頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

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。

第10頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五4．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。第11頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五四、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)。

第12頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五①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)。第13頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

（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)。

第14頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五①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。

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（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。第16頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五①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(pán)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(kāi)，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(wèn)題。第17頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

（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。第18頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五1、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(kāi)挖造成土體應(yīng)力釋放、土體2、基坑開(kāi)挖后檢測(cè)位移樁傾斜、斷裂；②開(kāi)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(wèn)題造成誤判②后期開(kāi)挖樁頭處理對(duì)樁身的破壞第19頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

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(duì)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(hào)采集過(guò)程中不得產(chǎn)生滑移或松動(dòng)。

第20頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

（2）對(duì)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(diǎn)的距離樁不宜小于1/2半徑，且避開(kāi)鋼筋籠主筋的影響。（3）當(dāng)樁徑D≤800mm時(shí)應(yīng)設(shè)置2個(gè)測(cè)點(diǎn)；當(dāng)樁徑800＜D≤1250mm時(shí)應(yīng)設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn)；當(dāng)樁徑1250＜D＜2000mm時(shí)應(yīng)設(shè)置4個(gè)測(cè)點(diǎn)。 （4）對(duì)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(gè)測(cè)點(diǎn)。

第21頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五3．激振時(shí)的規(guī)定 （1）混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁的激振點(diǎn)宜在樁頂中心部位；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的激振點(diǎn)和傳感器安裝點(diǎn)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)選定。短樁或淺部缺陷樁的檢測(cè)宜采用輕錘短脈沖激振；長(zhǎng)樁、大直徑樁或深部缺陷樁的檢測(cè)宜采用重錘寬脈沖激振，也可采用不同的錘墊來(lái)調(diào)整激振脈沖寬度。（3）采用力棒激振時(shí)，應(yīng)自由下落；采用力錘敲擊時(shí)，應(yīng)使其作用力方向與樁頂面垂直。第22頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五4．檢測(cè)工作規(guī)定 （1）采樣頻率和最小的采樣長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)和波形分析確定。

采樣點(diǎn)數(shù)不少于1024點(diǎn)，采樣間隔為10-500μs。

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

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（2）各測(cè)點(diǎn)的重復(fù)檢測(cè)次數(shù)不應(yīng)少于3次，且檢測(cè)波形具有良好的一致性。（3）當(dāng)干擾較大時(shí)，可采用信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行重復(fù)激振，提高信噪比；當(dāng)信號(hào)一致性差時(shí)，應(yīng)分析原因，排除人為和檢測(cè)儀器等干擾因素，重新檢測(cè)。 （4）對(duì)存在缺陷的樁應(yīng)改變檢測(cè)條件重復(fù)檢測(cè)，相互驗(yàn)證。位置儀器人員第24頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

五、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定

1．樁身完整性分析宜以時(shí)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(jìn)行綜合分析判定。第25頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五2．樁身波速平均值的確定 （1）當(dāng)樁長(zhǎng)已知、樁端反射信號(hào)明顯時(shí)，選取相同條件下不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速按下式計(jì)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(jì)算值（m/s）；L——完整樁樁長(zhǎng)（m）；ΔT——時(shí)域信號(hào)第一峰與樁端反射波峰間的時(shí)間差(ms)；Δf——幅頻曲線樁端相鄰諧振峰間的頻差（Hz），計(jì)算時(shí)不宜取第一與第二峰；n——基樁數(shù)量（n≥5）。第26頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

（2）當(dāng)樁身波速平均值無(wú)法按上款確定時(shí)，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(cè)試結(jié)果，并結(jié)合樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定。不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)的反射波波速經(jīng)驗(yàn)值注意：預(yù)制樁在空氣中測(cè)得速度要比在土中測(cè)得的速度高。第27頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

3．樁身缺陷位置按下列公式計(jì)算式中x——測(cè)點(diǎn)至樁身缺陷之間的距離（m）；Δtx——時(shí)域信號(hào)第一峰與缺陷反射波峰間的時(shí)間差（ms）；Δfx——幅頻曲線所對(duì)應(yīng)缺陷的相鄰諧振峰間的頻差（Hz）；C——樁身波速(m/s)，無(wú)法確定時(shí)用cm值替代。第28頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五4．混凝土灌注樁采用時(shí)域信號(hào)分析時(shí)，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(kuò)徑處產(chǎn)生的二次同相反射與因樁身截面漸擴(kuò)后急速恢復(fù)至原樁徑處的一次同相反射，以避免對(duì)樁身完整性的誤判。注意：土層影響會(huì)出現(xiàn)此情況。

5．對(duì)于嵌巖樁，當(dāng)樁端反射信號(hào)為單一反射波且與錘擊脈沖信號(hào)同相時(shí)，應(yīng)結(jié)合巖土工程勘察和設(shè)計(jì)等有關(guān)資料以及樁端同相反射波幅的相對(duì)高低來(lái)推斷嵌巖質(zhì)量，必要時(shí)采取其他合適方法進(jìn)行核驗(yàn)。第29頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五 6．樁身完整性的分析當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，宜結(jié)合其他檢測(cè)方法： （1）超過(guò)有效檢測(cè)長(zhǎng)度范圍的超長(zhǎng)樁，其測(cè)試信號(hào)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(dāng)樁長(zhǎng)的推算值與實(shí)際樁長(zhǎng)明顯不符，且又缺乏相關(guān)資料加以解釋或驗(yàn)證。 （4）實(shí)測(cè)信號(hào)復(fù)雜、無(wú)規(guī)律，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的樁身完整性分析和評(píng)價(jià)。 （5）對(duì)于預(yù)制樁，時(shí)域曲線在接頭處有明顯反射，但又難以判定是斷裂錯(cuò)位還是接樁不良。第30頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五7．樁身完整性類別判定的原則（1）Ⅰ類樁：2L/C時(shí)刻前無(wú)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(shí)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(shí)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31頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

（4）Ⅳ類樁：2L/C時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波，無(wú)樁底反射波；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無(wú)樁底反射波；或按平均波速計(jì)算的樁長(zhǎng)明顯短于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。缺陷諧振峰排列基本等間隔，相鄰頻差Δf′＞C/2L，無(wú)樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無(wú)樁底諧振峰。第32頁(yè)，共46頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)51分，星期五

六、檢測(cè)報(bào)告

檢測(cè)報(bào)告應(yīng)結(jié)論準(zhǔn)確，用詞規(guī)范。