基樁完整性檢測技術及方法

基樁完整性檢測技術及方法第五章基樁完整性檢測

（敲擊回波法、低應變法）第五章主要內容：§5-1一維波動理論簡介介紹入射波、反射波、透射波質點速度、應力間關系§5-2波動理論在基樁檢測中應用

主要介紹波在不同情形下反射波特征§5-3低應變檢測方法主要介紹測試傳感器、安裝、振源等§5-4完整性分析影響因素

介紹多次反射波、阻抗緩變、樁土相互作用對分析的影響§5-5波形匹配分析方法介紹波形匹配分析意義、方法及應用§5-6基樁完整性分析有關問題介紹在檢測中遇到的有關問題運動方程連續(xù)方程應力—應變關系§5-1一維波動理論簡介桿單元受力如圖所示，(拉應力、拉應變?yōu)檎豿方向質點速度為正，）一維波動理論§5-1一維波動理論簡介一維波動理論運動方程(牛頓定律）連續(xù)方程應力—應變關系(5-4)二次偏微分方程波動解的形式表示右行及左行波，以右向為坐標軸方向。分析以下幾種情況下的波傳播情形，任意位置、時刻可看作這兩種行波的疊加。(5-5)(5-1)(5-2)(5-3)tx入射波反射波透射波121分別是桿的密度、縱波速、截面積§5-1一維波動理論簡介當阻抗變小時，

符號相同，即反射波的質點速度與入射波質點速度相位相同當阻抗變大時，

符號相反，即反射波的質點速度與入射波質點速度相位相反§5-1一維波動理論簡介多次反射交界面反射波多次反射問題tx入射波第一次反射透射波12分別是桿的密度、縱波速、截面積第二次反射應力波在波阻抗不同的介質交界面處會多次反射，反射波是等時距。擴徑縮徑第一次反射第二次反射第三次反射§5-1一維波動理論簡介多次反射第五章基樁完整性檢測

（敲擊回波法、低應變法）第五章主要內容：§5-1一維波動理論簡介介紹入射波、反射波、透射波質點速度、應力間關系§5-2波動理論在基樁檢測中應用

主要介紹波在不同情形下反射波特征§5-3低應變檢測方法主要介紹測試傳感器、安裝、振源等§5-4完整性分析影響因素

介紹多次反射波、阻抗緩變、樁土相互作用對分析的影響§5-5波形匹配分析方法介紹波形匹配分析意義、方法及應用§5-6基樁完整性分析有關問題介紹在檢測中遇到的有關問題§5-2波動理論在基樁檢測中應用敲擊樁端面產生應力波，應力波在向下傳播過程在波阻抗變化交界面會發(fā)生反射、透射，根據反射波的走時及反射波質點速度相位變化來確定反射面的位置及阻抗變化（增大、減少），該檢測方法也稱為敲擊—回波法，由于樁體應變很小，相對重錘敲擊，完整性檢測法也稱低應變檢測法。樁在自由端應力波在自由端完整樁中的傳播入射脈沖樁底第一次反射樁底第二次反射自由或軟弱端(土體相對樁材料）的相鄰反射波相位相同應力波在固定端完整樁中的傳播TVL樁嵌巖入射脈沖樁底第一次反射樁底第二次反射堅硬(土體相對樁材料）或固定端的相鄰反射波相位相反應力波在波阻抗減小樁中的傳播TVL樁截面減小阻抗減小處的相鄰反射波相位相同應力波在波阻抗減小樁中的傳播TVL樁縮徑第一交界面反射第二交界面反射樁底反射應力波在波阻抗增大樁中的傳播TVL樁擴徑第一交界面反射第二交界面反射樁底反射反射波法的檢測原理

通過在樁頂施加激振信號產生應力波，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底面（即波阻抗發(fā)生變化）時，將產生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值、相位和波形特征，得出樁缺陷的大小、性質、位置等信息，最終對樁基的完整性給予評價。5.2.7工程中樁體可能的異常第五章基樁完整性檢測

（敲擊回波法、低應變法）第五章主要內容：§5-1一維波動理論簡介介紹入射波、反射波、透射波質點速度、應力間關系§5-2波動理論在基樁檢測中應用

主要介紹波在不同情形下反射波特征§5-3低應變檢測方法主要介紹測試傳感器、安裝、振源等§5-4完整性分析影響因素

介紹多次反射波、阻抗緩變、樁土相互作用對分析的影響§5-5波形匹配分析方法介紹波形匹配分析意義、方法及應用§5-6基樁完整性分析有關問題介紹在檢測中遇到的有關問題5.3.1傳感器——加速度計、速度計5.3.2振源傳感器布置§5-3低應變檢測方法（a）周邊邊壓縮式山（b）中心狐壓縮式帽（c）倒置香式中心飽壓縮式（d）環(huán)形耍剪切式項（e）三角供剪切式s——彈擴簧M——質撇量塊P——壓電拔片C——告導線B——方基座加速舟度計加速度傳畜感器質量攀較小，且螺彈簧剛度撥較高，因根而傳感器菌固有頻率行較高固有饞頻率速度奇計速度傳以感器質歡量較大逼，因而潔固有頻刊率較低速度傳感桶器加速度傳題感器加速度傳涂感器yx測試體從傳釀感器孟的幅對頻特此性似惹乎可展以使兔用無汪限頻屆率，帆但實添際上驅除了適傳感鑒器本暴身的塌振動愧特性物外，怎還要秘考慮恭傳感穿器與由被測鄉(xiāng)豐體安杜裝形園成的簽諧振兔問題戶。這勇是由濟于傳液感器悠與被該測體曉因有婚一定茫的連火接剛殖度（酒不是餃剛性倚連接仆）又匹形成水二階艱的質稈量—涂—彈挎簧—岸—阻烤尼振照動系辨統。郊其安選裝諧演振頻犬率直徒接影好響到慚傳感公器的安使用染最高佩頻率囑。速度傳作感器的損質量較愛大，因土而其安裙裝諧振域頻率較重低，這講就影響幻玉到速度踐傳感器姓測量頻啦率范圍類（<1爆000險Hz)州;加速度傳協感器質量傍較小，因性而其安裝秒諧振頻率刃較高，一臨般可以得但到幾千H廚z甚至幾奏十千Hz屢.螺栓固定戰(zhàn)（31k頭Hz）用蠟粘折接固定抵（29抵kHz蛇）用膠合劑花固定（2帥8kHz的）用螺栓加羅絕緣墊圈孕固定（2尤8kHz果）用永久膀磁鐵固糧定（2莫7kH狗z）采用探禍針式接凡觸方法藏（24蕩kHz彈）傳感器安摘裝方式影墊響傳感器序用耦合勞劑粘結墻時，粘笑結層應些盡可能咽薄必要時蝴可采用嘉沖擊鉆讓打孔安掀裝方式傳感污器安紀裝面奸應與尸樁頂爬面緊糧密接換觸測點位置劈燕、頻率影宵響測點位棟置、頻勁率影響3/4R1/仆2R1/4R樁頂傳叉感器樁中心激趙振樁側傳感扯器樁側信號樁頂信號數值計央算及以遲上實驗增表明：看只要錘悠擊脈沖未各頻率培成份的尚波長與字樁徑比復；傳感殺器放置豈在距樁產中心2趁/3R傲~3/你4R的枕位置，形測試的狠信號從遷某種程御度可以蒼近似用鞭一維波休動理論啦來分析限，這為戶通過波盛形匹配慰來對樁幫身完整芒性定量專分析提看供的依蝴據。傳感器放鍛置距樁心勞2/3域R處且安信裝位置平饞整盡可能習使傳感器省垂直與樁鐵頭平面樁頂馳面應邊平整餓、密計實、師并與舍樁軸杠線基汪本垂基直PITD幫EMO第五章煎基樁乎完整性允檢測醉（敲肯擊回波伶法、低彼應變法阻）第五章主棍要內容：§5-圖1赴一維伴波動本理論淡簡介介紹逆入射紡波、冰反射祥波、勒透射擠波質呆點速更度、鐮應力當間關戶系§5-2皆波動跨理論在狂基樁檢哭測中應輸用主要距介紹狂波在途不同類情形停下反亮射波剃特征§5-股3低應描變檢測睜方法主要介綢紹測試暮傳感器瓣、安裝千、振源偉等§5-掩4完整性分婚析影響因由素介紹多閱次反射倘波、阻套抗緩變卵、樁土騰相互作弄用對分飲析的影眨響§5-5圾波形匹驢配分析方弄法介紹減波形爬匹配祖分析扯意義爭、方灶法及負應用§5辮-6樣基毛樁完犧整性刻分析裙有關棉問題介紹在檢勺測中遇到顛的有關問冤題§5-納4完整餓性分爸析影妖響因棒素5.4歸.1環(huán)應力波胃多次反龍射5.4.風2波阻貴抗?jié)u變變賤化5.外4.腦3匙樁土灶相互陷作用應力少波在身波阻課抗不門同的策介質瓶交界厘面處但會多民次反恢射，病反射佩波是講等時青距擴徑縮徑第一暮次反寨射第二次反雙射第三次反鐵射5.4鉛.1律應力波號多次反殼射擴徑的第擴二次反射壘（同相）椒與縮徑的悲第一次反乳射（同相纖）疊加，妙這樣容矩易將縮徑榮處的反射辦波忽略或韻將第二次于反射誤作召為縮徑的易反射。在愿多次反射灘波的影響睜下，測試抄的反射波懷信號判讀贊有一定難百度。漸變波恩阻抗反捆射波是揮連續(xù)的究，波形費狀發(fā)生民變化即使?jié)u變除波阻抗變侵化區(qū)域最蔬大的波阻獲抗或最小滅波阻抗與架突變相同洪，漸變波昨阻抗反射款波峰明顯千偏小。突變漸變5.尊4.格2趟波阻弟抗?jié)u叢變變移化1、同跟一位置極、同一床程度，愚樁土相弓互作用當會導致權幅值減元小無樁缸土作奴用先縮后擴有樁土作蒸用先擴吊后縮5.4.釣3樁土秘相互作用2、同舞一程度辣、不同導位置，尾幅值比奧較波阻土抗變艷化距點樁頂友近波阻抗識變化距迅樁頂遠3、樁規(guī)土相互建作用會瓣產生上黎行壓力火波樁土聯相互律作用刺產生逼上行僻壓力據波4、樁周穴土分層分層塵的變踐化也幣會導著致反都射波窮形變如化，旗這種優(yōu)變化母很容各易與鴉樁身瘋波阻排抗變掏化混燈淆土層剛度暢變化土層剛裝度變化第五章行基樁完整奔性檢測餓（敲擊改回波法、色低應變法勿）第五奪章主貪要內訂容：§5-踩1譯一維嘴波動霧理論勢簡介介紹入憐射波、逼反射波肢、透射佩波質點盡速度、由應力間攪關系§5-濟2修波動哭理論鮮在基先樁檢差測中旨應用主要介紹腥波在不同母情形下反貸射波特征§5-3當低應變檢鵲測方法主要介紹鳳測試傳感蝕器、安裝額、振源等§5-懷4完整卸性分型析影萬響因閉素介紹多志次反射闖波、阻培抗緩變儲、樁土肝相互作愿用對分繭析的影鄉(xiāng)豐響§5-5偽波形匹輔配分析方拆法介紹波澡形匹配險分析意映義、方任法及應辮用§5-6祖基樁完伍整性分析船有關問題介紹遲在檢救測中幼遇到遣的有方關問登題在現行的舅基樁規(guī)范犁中對如何能處理三類角樁并沒有卵明確規(guī)定客,只有知純道樁的缺嗽損程度及壯響應的位奸置、范圍另，設計部滅門才可能膀根據其對侄樁豎直向隙抗壓強度仰、水平向齒抗剪強度蔽的影響，艷對樁進行導進一步的吳實驗或進件行相應的冷處理。但粗現行樁的嶼缺損程度運的確定方塔法有一定絡的局限性摸：（1）瀉鉆孔騾取芯局部性悠，要客畝觀缺損緒處的缺匠損程度蜘就必須裝有多處毛取芯，凝這導致賴樁如蜂們窩煤，策之后又結需灌漿害，耗時指、耗力§5成-5已波嬸形匹宏配分嫌析方燒法5.礙5.蓄1劫波形朵匹配刑分析效（定遭量分檢析）酷意義（2）蠅高應變完愁整性測量高應變僵是利用你缺損處網反射的玩拉力波彼對F、尿ZV曲濾線的影蔥響來確糊定完整偽系數。循但由于煤高應變桶信號頻炎率成份刪較低，肅阻抗形麗式變化拳復雜（飲突變、堆漸變、甩范圍大啞?。粚е路撮L射波疊假加，同醒時又要納考慮土釀阻力的購影響，睛分析精掃度不高淚。（3）疾聲波儀測試聲波測裕試可以袖提供C污T圖，勝對測管勤區(qū)間進劑行定量久描述，覺但必須謹事先埋種管;在激振點覺，測點及秋激振頻率姨滿足一定唐的要求時該，樁的動弄測信號可占近似用一販維應力波型理論來分螞析。對入猶射、反射喬波峰值分敵析或通過知對實測波辣形分析進飾行擬合分戰(zhàn)析，可確醫(yī)定波阻抗競變化位置詢、程度、泰范圍，從臟而為樁的積完整性分蠢類提供科糊學定量化思依據。通過德對波存形的蹤蝶擬合餅分析劃，不收僅可冊定量蒼分析族波阻初抗變盯化，促而且斬還可齊幫助撲分析間者了貫解波敲的多授次反介射、墻相互門迭加窄及樁慘土相吊互作區(qū)用對較波傳楊播影興響。陡具體持的講元，應詢力波義在波狹阻抗廚變化聲處總尊是有濃多次菜反射婦，反福射波慨的能貝量與襖波阻愧抗變鏡化程婚度有穗關，院相鄰始反射旋波的綁相位喉變化蓋與波河阻抗若增大搶或縮訊小有銳關。凝通過繁波形話擬合蛋便可勁識別艇那些著信號仆是波暢阻抗招第二吳次反歸射甚賄至第挺三次熟反射妙，那鹽些是梅首次按反射撿。首范次反吸射波涌對應攜著波炊阻抗蔥變化殺，而子二次楊及二礦次以揪上的燥反射拜波會替與其輔它反患射波至迭加邪，導拉致信淺號加盛強或浙信號味削弱泛。5.接5.擇2定量狀分析管結果通過定憂量分析匙我們可炎以得到農以下一炸些結果響：（1蔑）損鏟傷的何范圍（2）漲損傷的忠程度（3）得汽到樁身波泳阻抗（ρcA縫）與樁底揀土等效固波阻抗倉的比值弦，同一敲場地，垂不同樁盯底該參會數的比墨較可以糟了解沉斃渣相對踏情況。§5碰-5徹波務形匹暈配分莫析方灘法將樁體棚離散化膜，每個如離散單你元材料秋特性、麻截面認穴為是均深勻的樁土役相互裳作用滾用阻波尼壺僚來模伴擬基于一肥維波動宇理論，裙不斷調剩整單元龍的波阻燒抗，使裳計算的比樁表面處響應與狡實測波艇形達到早最佳匹濤配阻尼壺模吐擬樁土作跟用樁單元5.5連.1勝波形匹叨配分析猶模型對完香整樁抬實測鍬波形岸進行橫擬合廳分析孫得到救阻尼燦壺阻不尼系濾數，極擬合憤時只度須調帝整與鵝各單途元相暢連的崖阻尼倆壺阻狂尼系榨數；將阻尼斧壺阻尼理系數與叨各單元撒所在土噸層土性系參數相與聯系，落阻尼壺磁阻尼與菊土性的待剪切波討速有關戒。實測信貧號或多慢或少有遭些失真洞，樁體晴波阻抗抱或多或丑少有變怒化，因瞇此，第襪一種方網法使用羞時可能熱會出現肅較大的昨誤差，為甚至與他實際土柳層情況牢相反。責將阻尼蠟系數與服土性參喜數結合無起來，塘物理定很義清晰激，即樁嗽周土越宜密實，患樁土作獲用越強著烈，應修力波衰吸減越明幣顯，它程不受實閱測信號見失真等很影響。5.5殲.2慘樁土的毒參數確捐定完整性慌分類根據藏缺損液處最唱小波貓阻抗教與正綁常部碑分波鏈阻抗繪之比妖β值斜，工亦程樁廳的完腳整性山可大丑致分灑為四服類：β=1聰屬完整疑樁β=0沸.8～闖1.0拐，輕微相破損β=0分.6～塊0.8未中等程咱度破損β<弊0.餓6斷杏裂。場地測試墻分析樁帽影森響缺損部位距樁頂較途遠,受樁土作歡用影響反職射微弱第五章演基樁適完整性徹檢測脂（敲臨擊回波儀法、低扎應變法槳）第五章嘗主要內禿容：§5-中1黨一維西波動館理論吩簡介介紹煮入射雹波、廊反射拜波、擦透射承波質比點速跡度、斗應力外間關冠系§5-盾2盆波動掏理論勞在基獸樁檢始測中讀應用主要介紹仿波在不同她情形下反孔射波特征§5-3策低應變檢餐測方法主要介紹剃測試傳感粗器、安裝國、振源等§5該-4完整陽性分疏析影當響因襲素介紹某多次槳反射不波、臺阻抗牛緩變爛、樁挺土相沉互作格用對潔分析界的影渠響§5譯-5頁波困形匹謙配分素析方兔法介紹波形決匹配分析緊意義、方傷法及應用§5-塔6基努樁完整恰性分析夢有關問稻題介紹在檢倆測中遇到肅的有關問翅題§5兵-6基樁完整歐性分析有選關問題基樁任完整俗性分琴類及往樁的導評價異；樁體哈的檢室測長嘩度；阻抗變貝化類別阿區(qū)分（藝離析、搶夾泥或釣縮徑）砍;樁長度檢垂測。樁底赴反射業(yè)波與逝波阻殺抗檢眉測樁底沉渣置及厚度檢艦測問題帶平臺銜單樁或嫂群樁檢綢測5.6.虛1基樁值完整性分把類及樁的難評價樁的完各整性分獸類并不浴代表對限樁的評珍價，樁算是否合撒格最重島要的參億數是其滾水平及賊豎向承笑載力同樣程窗度的缺霸損，位省置不同發(fā)，影響講也不同由于芬反射遠波的賄強度撒受樁洽土相月互作雖用、滔波阻遣抗變鴉化位版置、協變化珍形式楊、范賤圍、武多次撐反射綱波疊樣加等永影響雀。根芳據波辦速及圓波形乖變化垮分類鋒并不稠很科猴學。5.6.讓2樁體添的檢測長精度樁周土性：傳播過仙程中不斷寬衰減，衰貧減程度與挑樁周土性端有關樁長志徑比：同接樣的鋒土層納，應頓力波窄在傳殘播過鉗程還決受樁啦的長俗徑比絞影響蘇，樁匆的長需徑比腿越大誓，樁稼底反屈射波愁檢測仁難度四越大歸。樁底插土性：樁蠢底土選的等怒效波啄阻抗千與樁山身波施阻抗丘接近摘時，佳即使脾樁長公徑比六不大允，大覆部分少能量也在樁漁底向漲土體騎輻射燒，從孝而增紹加樁寄底反耀射波牙檢測嚴難度極；樁身圈材料搞粘性：即使瓜沒有樁毛土相互怒作用，事應力波移也會衰赴減的激振頻貓率、激勺振能量：激振裳頻率越紀低、激鏡振能量派越大，亂樁底反識射就越川明顯。激振點及遣傳感器安新裝位置：激振點影與傳感器凡安裝點越駕近，實測秀第一個波暫至峰值就焦越大，這編樣，樁底扒反射波相唯對于第一膀個波至幅號值就越小宣。綜上管所述骨，我殿們不霜應孤潛立地群談樁稅的檢紹測長拍度，鹿而應層與樁按周土貪層、蓮樁的某長徑翅比、莫樁底找持力惹層等鏡因素栽結合語起來5.6.茂3阻抗致變化類別壁區(qū)分反射波的濫相位、幅悉值與樁身在波阻抗變驗化有關，鈔即與樁材瓶料的密度譯ρ波速c田及橫截面煤積A有關排。低應變完替整性檢測跨方法，只粱能對波阻折抗變化作附出分析，慕即對樁橫播截面的平井均情況作寸出分析。惜至于詳細蠟區(qū)分要借披助于其它屢手段，如孔聲波等方痛法。樁底反射循波走時、鞋砼平均縱轎波速、樁謹長三參數跪中的任二葬個參數便猛可確定另辦外一個參揚數。要估雪算樁長，駕必須已知卡樁底反射嚇波走時、擾砼平均縱稱波速。樁著底反射波姥時間可從位記錄信號址中得到，窄而砼平均幣縱波速可輛從砼抗壓沙強度等級磨估算或參改數該場地砍其它樁的騾波速，也五可用聲波采方法得到邊的樁端附喉近砼的縱電波速作為善樁身砼平決均縱波速丹。用以上見三種方法棟得到的波突速與實際元可能有1桃0%左右根相對誤差僑，因而，飯估算的樁個長也有1呼0%左右語的相對誤置差，隨著孩樁的長度遮增加，絕紡對誤差也春會增加。5.6皇.4成樁長度同檢測5.乞6.襪5修樁底闊反射萄波與至波阻況抗檢蹄測當樁底避土的等憂效波阻溉抗與樁胞身波阻飼抗接近慨時，即龜使樁長敬徑比不從大，大世部分能門量在樁枯底向土世體輻射百，樁底洽