橋梁樁基無損檢測

工程樁樁身完整性非破損檢測方法與原理反射波法檢測基樁完整性反射波法檢測基樁完整性概述反射波的基本原理樁身內(nèi)反射波的傳播速度樁土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律樁身內(nèi)樁底及缺陷的反射波反射波法的現(xiàn)場檢測技術(shù)要點檢測的儀器的技術(shù)狀況接收傳感器的安裝與耦合典型的檢測實例反射波的信號處理反射法的資料解釋樁身完整性判別標(biāo)準(zhǔn)反射法存在的不足1、反射波法檢測基樁完整性概述

1.1工程樁的缺陷類型施工中由于工藝因素、地層的地質(zhì)因素、施工的人為因素，樁身可能出現(xiàn)下列缺陷：

▼

空洞（原地灌注樁）

▼

夾泥（原地灌注樁）

▼

微裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁）

▼

斷、裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁）

▼

二次澆灌面（原地灌注樁）

▼

縮徑（原地灌注樁）

▼沉渣

▼

擴徑（原地灌注樁）

▼擴底▲荷蘭在二十世紀(jì)六十年代中期開發(fā)了反射波法檢測基樁的完整性▲我國在上世紀(jì)八十年代中后期國家基本建設(shè)大規(guī)模發(fā)展的背景下開發(fā)研究并推廣了反射波法基樁完整檢測技術(shù)

▲1995年地質(zhì)礦產(chǎn)部和建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)了《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》

（JGJ/T93－95）▲

2003年建設(shè)部頒發(fā)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2003）

▲

2004年交通部頒發(fā)《公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF81-01-2004）

1.2反射波檢測基樁完整性的發(fā)展概況2.1波阻抗界面的反射如介質(zhì)是不連續(xù)的，存在界面n

其中：；

當(dāng)Z1≠Z2

縱波P垂直入射到界面n時，產(chǎn)生垂直向上的反射波R

還有垂直的透過波T

反射波R的大小取決于振速反射系數(shù)2、反射波的基本原理樁的截面積變化時也會產(chǎn)生反射，其反射系數(shù)廣義的振速反射系數(shù)

；稱廣義波阻抗2.2透過波的大小取決于透過系數(shù)RT3.1樁可視為一維桿的邊界條件

當(dāng)滿足下列條件時，基樁可視為一維桿件，即

波長λ＝C/f＝VB/f；D為樁徑；L為樁長。3.2樁身內(nèi)的縱波聲速

E為彈性模量；ρ為介質(zhì)的密度3、樁身內(nèi)反射波的傳播速度3.3

一維桿的聲速與無限體聲速間的關(guān)系

一維桿的聲速無限體的聲速

一般樁身混凝土的泊桑比σ＝（0.2～0.25）

Vp=(1.05―1.1)VB

。這是超聲波所測聲速大于反射波所測聲速的原因

入射的半球面波有一些是斜入射的，根據(jù)折射定律（Snell定律）在樁身側(cè)面將產(chǎn)生折射縱波PP和折射橫波PS，使一部分能量由樁身折射擴散進入地層

折射入地層的能量與斜入射的折射系數(shù)RT有關(guān)（注：上式中的α即圖中的θ

；式中的βt即圖中的θ2）4樁土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律入射到樁身內(nèi)的半球面波隨傳播距離的增加，球面的半徑增大，便可近似按平面波來計算處理。注：平面波的定義是：波振面是平面，特點是所有的聲線垂直向一個方向傳播。

見教材P.23－24中“波的形式”5.樁身內(nèi)樁底及缺陷的反射波6.1.樁頭的處理——激振點及接收點應(yīng)打磨平整。6.2.瞬態(tài)激振問題——激振脈沖寬度要適當(dāng)，能量要適當(dāng)，振動模式要單一。

A.激振是反射波法基樁完整性檢測的重要技術(shù)關(guān)鍵。

根據(jù)樁長、地層狀況和預(yù)期檢測缺陷位置來選擇激振脈沖波主頻率的原則是：

●長樁激振頻率要低；（L＝40m左右，f＝500－1000Hz）●硬地層的中長樁頻率要低；（L＝15－25m，f＝500－1000Hz

●短樁激振頻率要高；（L＝10m左右，f＝1000－2000Hz）

●檢測淺部缺陷頻率要高

（f同上）

6反射波法的現(xiàn)場檢測技術(shù)要點

B.激振脈沖波的頻率與激振脈沖寬度有關(guān)，窄脈沖頻率高，寬脈沖頻率低。l

錘頭的材質(zhì)軟,脈沖寬度寬；l

錘頭的面積大脈沖寬度寬；l

錘的落距與脈沖寬度關(guān)系不大；不同材質(zhì)的錘墊，能調(diào)整脈沖寬度。測長樁或深部缺陷：軟材質(zhì)錘頭，重錘慢擊，接觸面積大，產(chǎn)生的信號脈沖寬度大，低頻成分豐富，穿透能力強，但分辨率低測短樁或淺部缺陷：硬材質(zhì)錘頭，輕錘快擊，接觸面積小，產(chǎn)生的信號脈沖寬度窄，高頻成分豐富，分辨率高，但穿透能力差C.

擊振的錘及力棒D作.錘擊臟是關(guān)全鍵技記術(shù)的禮實例實例略－1荷蘭TN縱O的FP劃DS需-4桌+中國所的力市棒實例扎－2鐵錘頃激振力棒恒激振傳感靈器的安裝氣和耦蜻合是能受否能獄取得欲優(yōu)質(zhì)闖信號稠的關(guān)鍵槽問題，是恩檢測工換作另鼓一個荒重要箭環(huán)節(jié)和。應(yīng)注熔意的艷問題陵有：A.安裝沉的部駐位混悠凝土墓應(yīng)完滾整、艦無松竊動，墻表面浸平整恢；B.傳感研器安亮裝應(yīng)箏與樁綁頂面稀垂直橋；C.用耦壩合劑鮮粘結(jié)偏要粘止牢，補不可助在激搞振時黃使其封產(chǎn)生幅附加袍振動；D.耦合質(zhì)劑可旨以是脹黃油惱、凡凳士林煌、牙陳膏、紋橡皮壁泥；E.使用加袋速度小感器勺時用退橡皮窄泥一棗類的吸耦合寫劑還島可以拐起到綠機械濾淚波，凳將擊社振的旱高頻似干擾丘成分睡濾除粱。F.其它昂有關(guān)遭問題虹參閱“建筑俊基樁虎檢測驅(qū)技術(shù)與規(guī)范”（JG庸J反10測620吃03）7、知接收覆傳感控器的望安裝膀與耦獻合8檢測擔(dān)的儀忍器的勵技術(shù)冠狀況系統(tǒng)染噪音?！?m別V采樣變時間括間隔2.蛙0－51孔2.胖0（μs）放大動器（境浮點鑒）增秤益≥64（dB）A/州D分辨匯率問：16（bi案t）系統(tǒng)妹動態(tài)虧范圍瞇≥13攪6嶺dB采樣色長度抱：4K灣B挨yt厭e主要杜特點朗：觸摸昂屏操勇作TF惱T真彩辛液晶坊顯示US偷B盤實痛現(xiàn)存覆儲波惠形和梁軟件尊升級旬功能配進孫口優(yōu)爸質(zhì)加誕速度橫傳感膠器9、典馳型的廟檢測皺實例9.抵1檢測疲實例9.渣2特殊月的缺暫陷反嬸射－1（擴釀徑實節(jié)例－1）（擴謝徑實猛例－2）（拉擴徑牌實例頸－3）9.歡3特殊混的反歲射－2（斷煎樁）9.督4特殊草的“反射”－3（樁廣頭斷急）9.皇5KO艦N－PI圈T(檢N)測試兔實例獵－19.滿6KO煌N－PI巾T（N)測試豎實例跌－210反射猜波的養(yǎng)信號紐奉處理目的流：去圣除雜飲波、單改善牢信號習(xí)質(zhì)量麻、使債信號隨直觀波、一趣般人敏員能捆看懂。A.頻譜頑分析——用于跨了解泉干擾恐波的遣頻率場范圍B.低通劫濾波——去處臺高頻齊干擾置波C.多點障平滑靈濾波——使波逮形光準(zhǔn)滑D.去除黨直流嚷成分——將信洋號中叛的直諷流去朋除E.積分域處理——積分爆后振鎖動加唱速度張可成舟為振身動速違度信東號、臣振動勞速度信號撇可成嫁為位藥移信接號F.指數(shù)乎放大——波幅尚是按害指數(shù)降規(guī)律聞衰減拘，用饅隨時已間按管指數(shù)他放大顫可突愚出深部較缺陷輩及樁濁底信魂號G.波幅蹤蝶的歸育一化膠處理——將波塑形中嶼最大弱峰值味調(diào)到急滿度瘡，其尊他波貫峰按比遷例增求加H.波形扎的編囑輯——對上盤述處查理后桃的波嬸形進宴行“平移”、“旋轉(zhuǎn)”KO兄N－PI塘T（N)機外朗軟件銳信號返處理姐新軟篩件KO辟N－PI術(shù)T（N)機外軍軟件掠信號拋處理澇實例原始砍信號低通辛濾波KO定N－PI尤T（N)機外塔軟件饑信號絡(luò)處理猶新軟吃件指數(shù)史放大KO暮N－PI竿T(肥N)機外嚇軟件平信號跨處理偷新軟進件KO交N－PI揉T（N)機外曉軟件間信號戶處理塞新軟芳件KO配N－PI村T（N)機外粘軟件叮信號住處理俊新軟私件KO靈N－PI吩T（N)機外魄軟件杯信號耕處理栗新軟坡件▼反射環(huán)波的纖信號術(shù)處理據(jù)實例扒－1原始趙信號低通擴濾波積分歸一柿化▼反射尚波的傳信號扣處理枕實例推－2（a）原杏始信英號（b）低違通濾燭波（c）指待數(shù)放絹大（d)積分（e）旋豎轉(zhuǎn)（f)移動11反射養(yǎng)波法壺的頻螞域解廳釋錘擊找激勵登還可稱以激毀勵起謎樁身獅軸線完方向棄上下謊的多狹階振能動，悅即軸房誠向多慮階振殘動遣。11渠.1刑樁逗頂受誦脈沖亭力F沖擊衫后樁救的軸攀向振池動前提垃條件懼：λ＞伐D；禍D《新L磚；樁身逐等截原面；材質(zhì)雷均勻枕；地訂層對絨樁身耍有阻丙尼力肺。一維方桿的絕振動港方程晶：它的俗邊界化條件座是：u：沿軸薦向位腫移；E：彈性姥模量音；A:樁身赤截面蔬積；Kd：動剛螞度；hc：土的壩阻尼購系數(shù)上面踐波動誓方程仍的解滴為：可得伐樁的氧軸向閉振動財頻率fn如下盈：(a)叼（樁尖冷嵌入沙地基泡、剛借性）（n＝宜0芽，1糞，稅2珠，……）或……雷……羊……棚……（7）(b)睛（樁尖掀地基烈剛度邪為零蝕即樁無尖自瓶由）（n＝焰1，藏2腰，3··頃·n）或……尋……餡……謎……躁……昌…（8）（c）實際漢情況券是物,由時尤域信屆號作圓頻譜座分析販可見依多階賭振動由（嚴(yán)7）下（8它）式拳可有11廳.2成動飛剛度K與頻電差的欣關(guān)系當(dāng)樁間底嵌職固極撫差K＝槍0，釋(f2-f1)/榆f1=1車（f1=VB/2果L）當(dāng)樁步底嵌倚固極命佳K＝智∞，雨（f2-f1）/朗f1＝2副(f1=VB/4聰L)由此嘗，可耀了解母樁底死的嵌訂固情胖況。11吃.3林.實喬例12爪.1超.從樁朱身聲蚊波傳嫌播規(guī)色律可面由時估域曲盾線推斷券評價艦樁身染完整蝦性▼直達倆波、▼樁底該反射稍波、▼缺陷礙反射召波▼波幅死、▼頻率騾、▼相位僅從牧波形感的聲至參量臥異常對判斷梯缺陷幅，存災(zāi)在多崇解性靠，例催如：l離析店、空夫洞、碼二次們澆灌體面、恢夾泥卵和樁貞身縮滑徑反職映大悠體一初致；l樁身處漸擴虹后再忽縮徑痰，反掀射波奇曲線搬反應(yīng)祥的是年縮徑財，出招現(xiàn)誤捉判；l地層憶變化神的反霜射波數(shù)和樁鴿身缺摔陷的擾反射食波無定法區(qū)戒分，量出現(xiàn)垮誤判12歉.反射鞋法的雙資料展解釋抗需掌握沾樁施工飄過程濕的相關(guān)安資料12借.2霉.解決猶多解領(lǐng)性必隙須收潔集與碧掌握可基樁對施工屆過程耀的全部利技術(shù)兼資料割、檔海案，遞包括：A工程衰場地洽的工朵程地泰質(zhì)勘右察報蓬告、攪水文乒地質(zhì)纏概況寸；B灌注饞樁的隸成孔饑方式將、工擺藝；C灌注擴樁的打澆灌蹦環(huán)境臺（如千是否巴是水滾下作湊業(yè)）覆、方申式、工脊藝。正確規(guī)對樁欠身完舊整性形、缺消陷性宰質(zhì)做原出推估斷解做釋的設(shè)方法l由地單層的應(yīng)巖性叢是否蜜粘土噸層，蹄可以鉤判斷逼排除跟是否稠縮徑獨；l由地貿(mào)層是本否是肉砂層銳來判輛斷是驢否擴節(jié)徑，性或可絲式能是鑒漸擴厘徑；l由成衰孔方津式可掩推斷厭缺陷隙是否枯是夾懇泥；l由地?fù)湎滤盼牡刂?jǐn)質(zhì)條鐘件及小混凝海土灌償注方哈法、糟工藝長來判棍斷是刷否可喇能天離析門；l澆灌青過程壩是否索連續(xù)梨，判興斷缺練陷是晨否是熊二次斜澆灌棕面或孔斷樁兆；l同一場昌地，鵝如許遞多樁腔都在扇同一少深度友存在“缺陷”反射值波時型；需了談解地什層是店否由捐軟突腳然變蹄硬，域或由丙硬突踢然變重軟；l沒掌斯握施啊工時姐水下攔灌注坡