基桩反射波法检测的基本原理

基桩反射波法检测的基本原理

基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（C 2 =E/ρ），广义波阻抗为Z=AρC；推导可得桩的一维波动方程：

假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z1）进入介质II （阻抗为Z2）时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令桩身质量完好系数β＝ Z1/Z2,则有

缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定

桩基检测方法及目的

冲孔桩检测方法及检测依据 一、低应变反射波法； 1低应变动力检测方法原理 反射波法是建立在一维弹性杆波动理论基础上，在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异界面时（如桩底断桩和严重离析部位、缩径、扩径）将产生反射现象，经接收放大滤波和数字处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，利用波在桩体内传播的速度和相位变化判定桩身质量和缺陷位置。 2测试系统包括激振设备（手锤）、磁电式速度传感器、信号采集分析仪（RS-1616K(S)高低应变基桩动测仪），该系统经检定在有效检定期内。 3保证措施： ①桩头位置：桩顶面平整、密实，并与桩轴线基本垂直。 ②传感器安装应与桩顶面垂直，用耦合剂粘结时，具有足够的粘结强度。 ③激振位置：实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位 置为距桩中心2/3半径处。 ④激振方式为锤击方式。 4现场测试步骤：桩头处理－>用黄油安装传感器－>调试动测仪参数（采样间隔、增益等）－>激振、接收信号－>重复激振，直至信号一致性良好－>进行下一根桩检测。 二、高应变检测； 高应变原理为：用重锤(重量大于预估单桩极限承载力的 1.0～1.5%)锤击桩顶，检波器测出桩顶的力和速度随时间变化的曲线，利用实测的力(或速度)曲线作为输入的边界条件，通过波动方程数学求解，反算桩顶的

速度(或力)曲线。如果计算的曲线与实测的曲线不吻合，说明假设的模型及参数不合理，应有针对性地调整桩土模型及参数，再行计算，直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好，且难以进一步改善为止。利用假设的模型及参数计算基桩的竖向承载力。 三、单桩竖向抗压静载试验 1）工艺流程；选桩→裁桩→桩头处理→试验设备安放→加载→卸载 2）桩头处理； 2.1与地坪标高大致相同的桩无需进行裁桩处理； 2.2高于地坪标高的桩，应在施工方裁桩后打磨平整； 3）试验设备安放 试验设备安装时遵循先下后上、先中心后两侧的原则，安放承压板，然后放置千斤顶于其上，再安装反力系统，最后安装观测系统。设备安装时的几个要点： 3.1要求压板底高程与基础底面设计高程大致相同，压板下铺放纸板。3.2安放承压板或千斤顶时平置轻放，尽量一次置于桩中心； 3.3确保反力系统、加荷系统和承压板传力重心在一条垂线上，各部件牢固连接； 3.4安装观测系统的观测支架和仪表等部件时，保证各部件之间有足够的连接强度。 4）反力；本次试验采用锚桩作为反力。 5）加载和卸载 本次单桩竖向抗压静载试验按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003执行，采用慢速维持荷载法，用液压千斤顶进行加载，荷载大小由0.4级

反射波法基本测试原理与波形分析

一. 反射波法基本测试原理与波形分析 1．广义波阻抗及波阻抗界面 设桩身某段为一分析单元，其桩身介质密度、弹性波波速、截面面积分别用ρ，C ，A 表示，则令 Z =ρCA （7-1） 称Z 为广义波阻抗。当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的ρ、C 、A 发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。界面上下的波阻抗比值为 2 2211121A C A C Z Z n ρρ== （7-2） 称n 为波阻抗比。 2．应力波在波阻抗界面处的反射与透射 设一维平面应力波沿桩身传播，当到达一与传播方向垂 直的某波阻抗界面（如图7-2所示）时。根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有 V I +V R =V T （7-3） A 1（σI +σR ）=A 2σT （7-4） 式中，V 、σ分别表示质点振动的速度和产生的应力，下标I 、R 、T 分别表示入射波、反射波和透射波。 由波阵面的动量守恒条件导得 σI =－ρ1C 1V I σR =ρ1C 1 V R σT =-ρ2C 2V T 代入式（7-4），得 ρ1C 1A 1（V I －V R ）=ρ2C 2A 2V T （7-5） 联立式（7-3）和（7-5），求得 V R =－FV I （7-6a ） V T =nTV I （7-6b ） 式中 n n F +-=11 称为反射系数 （7-7a ） n T +=12 称为透射系数 （7-7b ） 式（7-6）是反射波法中利用反射波与入射波的速度量的相位关系进行分析的重要关系式。 3．桩身不同性况下应力波速度量的反射、透射与入射的关系 （1）桩身完好，桩底支承条件一般。此时，仅在桩底存在界面，速度波沿桩身的传播情况如图7-3所示。 因为ρ1C 1A 1>ρ2C 2A 2，所以n = Z 1/Z 2>1，代入式（7-7）得 F <0，（T 恒>0） 由式（7-6）可知，在桩底处，速度量的反射波与入射波同号，体现在V （t ）时程曲线上，则为波峰相同（同向）。典型的完好桩的实测波形如图7-4。 由图7-3、图7-4分析可得激振信号从触发到返回桩顶所需的时间t 1、纵波波速C 、桩长L 三者之间的关系为 Z 1=ρ1C 1A 1 Z 2=ρ2C 2A 2 图7-2 应力波的反射与透射

经典低应变反射波法的基本原理

的1/3乃至1/5以下。以加速度计为例，如其安装谐振频率为14kh，则频率上限只能达到3-4kh。由于桩基动测对幅值的定量要求不高，可以放宽限度，但也绝不能使谐振频率接近甚至位于要求的频率范围内。然而，地震检波器的使用者却不同程度地犯了这个错误，以28hz和38hz的速度检波器为例，研究表明，当锥形杆被手按于混凝土表面，且用铁锤激发时，谐振频率在830hz左右；通过钻孔方式将锥形杆紧紧地全部插入孔中或取下锥形杆用石膏粘固在混凝土表面时，如用铁锤敲击，谐振频率多在1200hz以上，此时如用尼龙锤或铁锤垫橡皮等低频锤敲击则可完全排除安装谐振频率的影响。显而易见，正确安装方式应以后者为宜。 理论推导表明，传感器的安装谐振频率与传感器的安装刚度和传感器底座质量有关。一般可以减化理解为：安装刚度越高，基座质量越小，安装谐振频率就越高，而安装刚度与安装的松紧程度、传递杆（锥形杆）长短有关。正因如此，一般要求取消锥形杆（或全部埋入被测连续介质中），也要求传感器基座越轻越好。 对于位移型惯性传感器而言（如速度计），安装谐振频率有f1，f2两个，f1比传感器的自然谐振频率还低，在40Hz以内，一般对测试没有影响；f2即是所讲安装谐振，处理较好时应在1200Hz以上。加速度型惯性传感器也有两个安装谐振频率，但均位于高频段，引起我们关注的是第一谐振频率，处理较好时在大几千赫兹至几万赫兹变化，但是，如用弹性较好的橡皮泥安装将只有1-2kHz。 在对基桩进行低应变反射波法测试时选用速度或加速度传感器。其中速度计在低频段的幅频特性和相频特性较差，在信号采集过程中，因击振激发其安装谐振频率，而产生寄生振荡，容易采集到具有振荡的波形曲线，对浅层缺陷反应不是很明显。同速度计相比，加速度计无论是在频响特性还是输出特性方面均具有巨大优势，并且它还具有高灵敏度的优点，因此用高灵敏度加速度计测试所采集到的波形曲线，没有振荡，缺陷反应明显。所以建议在对基桩进行低应变反射波法测试时选用高灵敏度加速度计检测。 理论上讲位移计型惯性传感器包括速度计（所谓高阻尼速度计和地震检波器）的高频部分是完全满足应力波反射法测试要求的，但由于生产工艺等方面的原因，其高频部分往往受到很大的限制，有的仅几百赫兹，最高一般亦在2kHz左右会掉下来。在现场测桩时，传感器的安装刚度又会导致安装谐振的出现，进一步使传感器的可测范围变窄，那么怎样判断传感器的优劣呢？ 利用牙膏、石膏、黄油、橡皮泥等粘接剂将不含锥形杆的速度计紧紧地粘贴在被正确清理干净，满足测试要求的桩头上或用冲击电锤打孔，将有锥形杆的速度计牢牢地插入孔中，确保安装方法正确后，利用小铁锤直接敲击砼表面，仪器的模拟滤波档置2.5kHz以上。对被测信号进行谱分析，如果此桩两米内没有毛病，其幅值谱最高峰（一般为传感器的安装谐振峰）频率大于1200Hz，此传感器即可满足测试要求。频率越高在以后的测试过程中浅部测试效果将越好；分析幅值谱的低频部分(固有频率以下)还可判断出低频特性的好坏。换用低频锤，如力棒、尼龙锤(桩头再垫层橡皮更好)或铁锤＋汽车外胎垫测试，如无振荡或振荡很小，这类传感器将更好。如果传感器的谐振峰仅几百赫兹，用低频锤时又不能消振，那么这种传感器是满足不了测试要求的。 需要指出的是，这种测试方法与桩头强度、砼龄期、浅部缺陷以及安装紧凑程度很有关系，以预制桩桩头测试效果最好，而如果在素混凝土上测试，效果将最差，最不能说明问题。速度计是自生电动势型的，虽然价格低廉，但也应注意保护，一般的保护方法是将其输出端短路或两个传感器对接。开路贮放将减少传感器寿命，是不合适的。测桩界较流行的速度计：灵敏度大约为280mV/cm/s，固有频率：10~28Hz，阻尼系数ξ=0.6~1.0。 如果判断速度计测试效果的好坏？从传感器频响，特别是安装后的频响特性来考虑，速度计用于测桩是应当慎重的，因此从某种意义上讲，提高速度计的安装刚度，降低安装质量

低应变反射波法检测细则

低应变反射波法检测 1适用范围 本细则适用于低应变反射波法检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。其有效检测桩长范围应通过现场试验确定。 2编制依据 《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014。 3检测仪器设备 检测仪器设备主要为RS-1616K（S）基桩动测仪、力锤、力棒。 4受检桩种类及要求 4.1 受检桩种类 1、混凝土预制桩 2、混凝土灌注桩 4.2 受检桩要求 4.2.1受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。 4.2.2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。 4.2.3桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。 5现场检测 5.1准备工作 5.1.1收集工程桩的桩型、桩长、桩径、设计桩身混凝土强度、施工记录及地质勘察报告等有关技术资料。 5.1.2检查桩顶条件和桩头处理情况 受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与设计条件基本相同。 灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶平面应平整干净无积水，必要时宜采用便携式砂轮机磨平；妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。 预应力管桩当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。 当桩头与承台或垫层相连时，应将桩头与混凝土承台或垫层断开。 5.1.3检查仪器设备，使测试系统各部分之间匹配良好。 5.2现场仪器设备配置（如下图）：

5.3测量传感器的选择和安装 5.3.1传感器的选择 检测长桩的桩端反射信息或深部缺陷时，应选择低频性能好的传感器；检测短桩或桩的浅部缺陷时，应选择加速度传感器或宽频带的速度传感器。 5.3.2传感器的安装 1、传感器安装应采用化学粘结剂或石膏、黄油等粘贴，不应采用手扶式。安装时必须保证传感器与桩顶面垂直。 2、激振点和传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。 3、实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90度，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。 5.4激振操作 1、激振方向应沿桩轴线方向。 2、激振方式应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫。宜采用小锤（窄脉冲）获取短桩或桩的上部缺陷反射信号，宜采用大锤（宽脉冲）获取长桩或桩的下部缺陷反射信号。 5.5测试参数设定 1、时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。 2、设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。 3、桩身波速根据本地区同类桩型的测试值初步设定。一般可按下表选择： 4、采样间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点，在保证测得完整信号的前提下，选用较高的采样频率或较小的采样时间间隔。 5、放大器增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。 6、传感器的设定值应按计量检定结果设定。 5.6测试信号采集和筛选 1、根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个，通过叠加平均提高信噪比。 2、检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。 3、不同检测点及多次实测时域信号一致性较差时，应分析原因，增加检测点数量。 4、信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统量程（避免信号波峰削波）。 5、每根被检测的基桩均应进行二次以上重复测试，当检测波形重复良好时方可存储记录。当重复性不好时应及时清理激振点，改善传感器安置条件或排除仪器故障后重新进行测试。对于异常波形，应在现场及时分析研究，排除可能存在的激振或接收条件不良因素的影响后重新测试。

低应变反射波法信号识别方法

低应变反射波法信号识别方法 从理论上讲，传感器越轻且越贴近桩顶面，测试信号也越接近桩面质点振动，测试效果越好。 目前，传感器安装普遍采用粘贴方式。橡皮泥具有柔性大、污染小、衰减小、价格便宜等优点，将橡皮泥用作传感大器的黏合剂一般可取得较好的检测信号。如果桩同处理不平整、桩顶面未清洗干净或寒冷季节使用，传感器常会出现虚粘现象，导致检测信号失真，影响判识。因此，用橡皮泥作黏合剂时，如果出现首波明显加宽、信号波浪式振荡等异常现象，应首先考虑传感器粘贴不牢，需重新粘结牢后再做检测。图1 为同一根桩传感器虚粘和粘合牢固时的对比检测曲线。 图1 传感器粘贴效果对比曲线 由图1 可以看出，传感器粘合牢固，波形规则，桩底反射信号清晰；传感器粘合不良，可导致首波变宽，信号震荡明显加大，桩底反射信号没出现或不明显，大大降低了检测信号的判断效果。

桩身浅部缺陷是桩基工程中最常见的缺陷。从桩身轴力传递特性可知，该类缺陷位置浅，在工作荷载下最易发生材料破坏，并且对工程质量危害最大。同时，浅部缺陷造成波形畸变，并且这种畸变很容易使桩身其他部位产生缺陷屏蔽。 桩顶至其以下2m 左右深度范围称为测试盲区。在测试盲区桩顶应力波传播复杂，信号干扰大。如果盲区内存在缺陷，由于激振脉冲有一定的宽度，则在脉冲宽度内，应力波遇到缺陷产生的上行反射波信号，将与能量较大的入射重叠在一起，从而给桩身浅部缺陷信号的判别增加难度。 尽管测试盲区的桩身缺陷判别难度较大，但并不是无法判断，因为该类缺陷发生频率高、位置浅，易于通过开挖方式予以验证，所以可以通过不断的对比测试和开挖验证，来找出该类缺陷在曲线上的特征和变化规律，以指导该类缺陷的识别。实践表明，根据以下特征对桩身浅部缺陷特别是严重缺陷进行判别效果较好。 完整桩波形，衰减规则，无缺陷反射波存在，桩底反射信号清晰（见图2（a））。如果波形特征表现为较宽的入射脉冲，或首波为非半正弦波或呈明显不对称半正弦波，波形在整体上呈现低频大振幅衰减振动，波形振荡延续时间长（见图2（a）），首波后反冲异常增大（见图2（c）），反冲后曲线明显在零线以上较长时间不归零或质点振动幅值异常增大（见图2（d）），则表明有浅部断桩或其他类型的严重浅

桩基低应变分析

低应变反射波检测桩身 缺陷性分析 黄恒英黄燕陈文 摘要低应变反射波法桩身完整性的检测，依据弹性波理论，视桩体为一维弹性杆件而建立起来的原理，应用在工程桩测试，但在测试技术上，有很多值得探讨的问题及完善方面。本文主要从理论与工程实例结合分析，浅谈基桩完整性检测效果。 关键词低应变反射法基桩质量检测工程实例验证与分析 一、前言 低应变反射波法检测桩身完整性已应用多年，国内外许多专家对基桩完整性检测技术做了大量研究，并取得较为成熟的技术经验。在实际工程桩测试中，根据测得的反射曲线信号，利用反射波能量初至，相位和频率特征，来判别桩身质量。目前在检测中，会遇到测试效果不理想，导致难以识别桩底信号或桩身缺陷性质，容易对缺陷造成误判，漏判等现象。如能准确地判断桩身质量排除工程隐患，可以确保工程质量。本文主要是从理论结合工程实例，对基桩低应变完整性检测技术进行分析和判别。 二、低应变反射波法基本机理 低应变反射波法适用于检测混凝土的桩身完整性判定、桩身缺陷的程度及位置。 假定桩为一根均匀各向同性的一维弹性件体，根据桩的轴向振动微分方程的建立和求解，设桩身混凝土的波速C及桩身缺陷的深度L`可按下列公式计算： C=2L/△T ① L`=1/2C m△tx②

式中：L—测点下桩长（m）； △T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）; △tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰的时间差（ms）； Cm—桩身波速的平均值（m/s）； 根据波动理论，弹性波在桩身内轴向传播的基本规律由如下方程来表达： δR=F?δx③ UR=-F?ux ④ F=Z2-Z1/Z1-Z2 ⑤ δR,δx分别为反射波,入射波应力; UR, ux分别为反射波,入射波的质点振动速度; F为反射系数; Z1和Z2为反射界面两侧介质的广义波阻抗(假设弹性波从Z1介质进入Z2介质)。 从上述③、④、⑤式得出，可以看出反射波相位特征与桩身缺陷的关系（见表），以此可以判别桩身质量。 三、低应变反射波法对不同类型缺陷桩的判别特征 通过上节理论推理和收集有关资料，结合一些典型桩实测情况,对各种缺陷桩的判别归纳如下几点:

反射波法检测基桩完整性时的注意事项

反射波法检测基桩完整性时的注意事项 低应变反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，使桩中产生应力波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断裂或离析、夹泥等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射波，利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。通过对反射信息进行分析计算，来判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。 反射波法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置，它属于快速普查桩身质量的一种半直接方法，由于其具有检测速度快、费用低和检测覆盖面广的优点，它已成为基桩完整性检测中应用最为广泛的方法。 反射波法在实际应用中存在许多问题应引起注意和重视，否则将对基桩完整性检测的效果产生较大的影响。 1、桩头处理 在现场信号采集工作中，桩头处理的好坏关系到测试是否能够成功的重要因素，也是测试前需要准备的关键性步骤。在实际工程中，往往由于破桩头不到位，桩顶面存在浮浆或低强度混凝土，此外，在破桩头时很容易使桩顶混凝土出现裂纹或疏松、破碎，有时桩头被水或淤泥等覆盖，所以在检测时必须对桩顶面进行处理，但在大多情况下，很多测试工作人员忽略了这一点，结果无论怎么改变传感器及其安装位置或激振方式，始终得不到理想的信号曲线。因此，桩头应为达到设计标高的有效桩头，必须凿去表面浮浆，处理到有新鲜含骨料的混凝土为止，且桩头不能破碎，含水，不能有杂物，要尽量保证桩头干净，平整。这可以通过随身携带凿子以凿平安装点和锤击点或委托施工方在测试前用电砂轮打磨4至5个小平面（如图1所示），这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。 图1 打磨桩头 桩头出露的钢筋笼应以不影响敲击为准，并且高度应适中，否则当小锤敲击桩头时产生的激荡应力波易于在钢筋上产生振荡反射叠加于入射波中，从而影响浅部缺陷波形的识别。 2、传感器选择与安装

桩基超声波透射法完整性检测

桩基超声波透射法完整性检测 引言 近几十年，我国工程建设蓬勃发展，桩基础在高层建筑、大型厂房、桥梁码头、海上钻井平台及核电站等重要工程中被广泛应用。由于桩基属于地下隐蔽工程，桩基施工过程中受到所处地质条件、施工技术工艺等多种因素的影响，成桩难免存在各种不足，影响成桩的质量和使用效果，比如缩径、扩径、离析、蜂窝、混凝土强度偏低或夹泥，甚至断桩等不利缺陷。如何快速、准确的评价桩身质量，是桩基检测工程一直所关注的话题。桩基无损检测方法有低应变反射波法和超声波透射法，其中低应变反射波法因其操作简单、经济合理，能较准确地发现缺陷被广泛采用。但是该方法受到桩长桩径的限制，并且不能检测出桩基顶部缺陷和多个缺陷，而超声波透射检测方法作为无损检测方法中重要的一种方法，且超声波透射法能较好地反映桩身的完整性，完全可以满足检测要求和工程需要。 技术原理 超声波透射法是通过对声测管之间混凝土的缺陷情况的检测来进行桩身完整性评价。其基本原理：在混凝土桩基内事先预埋检测管作为超声波的检测通道，并在检测管内灌注足量的清水作为试验检测的耦合剂，然后将超声波检测设备的超声波发射探头与接收探头置于声测管的两侧，通过发射探头不断发射超声脉冲波，超声波脉冲经过混凝土桩基，由接收探头接收，仪器记录了超声脉冲在混凝土桩基传播过程中的波动情况，如混凝土桩基中存在连续性差或破损等缺陷，这些缺陷面就会成为波阻抗界面而产生透射和反射现象，导致超声波脉冲能量衰减情况严重，而出现蜂窝、孔洞、松散等严重缺陷时就会出现散射和绕射现象。通过研究分析波的初至到达时间即能量衰减特征、频谱变化和波形等特征，进而可以分析评价混凝土桩基的施工质量及其缺陷所在的位置，并对桩基混凝土的强度和均匀性做出评价。利用超声波透射法进行桩基检测的原理如图1所示。 图1 超声波透射法桩基检测原理图

低应变反射波法

洋洋味道洋洋味道 号：学姓名：林必挺 业：地质资源与地质工程专院系：地球科学与工程学院 教授职称：袁宝远指导教师： 2016年6月 2016年4月 基于桩基检测的低应变反射波法一、引言其作用在于将上部结构是建、构筑物重要的组成部分,桩基础属于隐蔽性工程,其质量优劣直接影响到 整个结构的安全与稳定。荷载传递到桩周及下部较好地层中,因此桩基对工程质量起着不容忽视且不可替代的作用。然而在实际中由于现场地质常常会出现各种各样的工程,条件复杂、施工工艺以及施工中对施工质量控制不当等离析、缩径、夹泥、稍有不慎就容易造成诸如扩径、缺陷。尤其是对于混凝土灌注桩,空洞、断桩等影响桩基安全使用的各种质量问题。缺陷的存在必然不同程度地影响如果能事先较为准确地判断出桩身缺严 重者甚至使单桩丧失承载力。到桩基承载力,,排除事故隐患。因此,就可以及时采取补救措施,陷类型及严重程度、缺陷位置等 ,对单桩承载力检测以及桩身的完整性检测对桩基工程来说就具有极为重要的意义是任何情况下都决不可忽视的至关重要的隐蔽工程验收手段。

高应变用于桩身质量完整性检测的方法主要有静载荷试验、钻芯检测法、目前,动测法、低应变反射波法、超声波透射法等。低应变反射波法是在这种工程需要和具有操技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完 整性进行评价的动测方法,是目前桩基质量检测,作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点对于各检测方在桩基检测当中得到 了广泛的应用。规范首推的桩身完整性检测方法,所示。1法的对比如表 各检测方法的对比1表 无损检测检测类型有损检测 超声波透射低应变反射静载荷试钻芯检测高应变动测检测方法 法波法法验法 桩身结构完桩身结构完单桩承载力检测目的单桩承载桩身结构 和桩身结构整性完整性整性力 完整性 不能检测桩不能解决桩多解性不能区分检测局限易斜钻， 强度及沉降身外形畸变破坏模式性局部检测 问题 较高低较低一般高检测效率 较低低高较高较高检测费用

基桩超声波检测特殊情况的判定及处理.docx

基桩超声波检测特殊情况的判定及处理 常见特殊情况的判定和处理 检测数据异常 1.管斜：在检测过程中，难免会碰到声测管弯管的情况，管斜对我们的检 测结果有较大的影响，容易造成对缺陷的错判或漏判，下面我们来看看管 斜如何处理。 如下图所示：直接从波形上观察，感觉该剖面在42米以下存在大范围缺陷。 但通过观察PSD的变化及声速声幅曲线的变化，我们发现，PSD 并无强烈变化，且声速声幅呈趋势性渐变，应为声测管偏斜，需进行管斜修正。 在管斜起始位置按住鼠标右键，沿管斜趋势方向拖动，到结束出松开鼠标， 在声速曲线附近会标示出一条黑线。 点击顶部菜单的工具栏，点击确认管斜修正。 此时观察右边的深度声速曲线，可以发现已根据刚才的操作进行了管斜修 正处理，该剖面42米以下并未存在缺陷。 2. 同一根桩，各剖面相差很大：在检测过程中，有时会出现这种情况，举 个例子，三管的桩，测完发现，2-3面与1-2 1-3面的声速声幅差距很大。 从一般情况来看，一根桩浇注不太可能出现整桩某个面或某几个面比其它 面在波速和波幅上都差别很大的情况，出现此种情况，还是应该检查是否 检测中传感器在同一深度，从上图上可以推测， 1 号管探头与 2 号3 号管不在同一深度。

3.桩身波速较均匀，但波速偏低，波幅不均匀：在检测过程中，有时会出 现这种情况，举个例子，一根桩的波速比较均匀，但是都比正常值偏低。 声幅存在一定的不均匀离散。如下图： 后经过几番询问，才最终了解，此桩检测龄期只有 4 天，且为水下灌注桩。 由此可见，一定要按照规范要求的时间去进行检测，龄期不够或太短的检 测数据，容易造成误判或者漏判。 检测数据分析及判断 计算透射法检测数据 1、声速计算声 时测量分辨力 超声波仪器声时测量分辨力 ( 采样间隔 ) ，精密测量时仪器的声时测量采样间 隔应优于或等于 0.5 μs。 若仪器的采样间隔设定大于 1.0 μs时，声时测读精度下降；大于 2.0 μs 时，将严重影响对小缺陷的判定能力。 ? 系统测量误差 ? 它包括仪器测量系统的延迟时间t0 、声测管及耦合水层声时修正值t ′、两声测管的外壁净距测量引起的相对误差等。 ? 测量干扰因素1： ?

基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比-精品文档

基桩检测中超声波投射法与低应变法的对比 i=r 在桥梁的运行中，基桩是其整个结构中非常重要的组成部 分，基桩勺质量是否过关直接关系到整个桥梁勺结构安全。目前， 各工程单位即监理、设计、建设、施工等各方以及各有关部门对 桥梁基桩的质量问题给与了高度的关注。同时，桥梁桩基的施工环境复杂，各工序也有其高度的隐蔽性，因此在施工过程极易出 现影响基桩质量勺缺陷，因此总体来说，相比于上部建筑结构来说，桩基础工程的质量检测、施工等将更为复杂，其对质量产生威胁的隐患也将更多。 质量检测的主要指标便是桩身完整性检测，目前主要采用低应变反射波法和超声波透射法来进行基桩桩身的完整性检测。 1超声波投射法与低应变法的基本概念 1.1 超声波投射法 在混凝土灌注桩中预埋声测管，在声测管之间对超声波信号进行接收并发射，对桩身完整性的检测就是通过实测的声学参数 即超声波在混凝土介质中传播的波幅衰减、频率、PSD声时等。该方法适用于检测直径不小于800mm勺混凝土灌注桩。 超声波及工程检测频率范围如表 1 所示。 表1 声波及工程检测频率 1.2 低应变法

低应变法的原理是在桩顶激振即采用低能量稳态或瞬态的激振的方式，对桩顶速度时程曲线做出实测值，对该实测值使用一维波动理论进行频域分析或时域分析，来进行桩身完整性的判定。该方法主要是对桩身的缺陷位置以及影响程度进行判定，而对桩端欠固状况进行判定，因此比较适用于刚性材料桩如预制桩或混凝土灌注桩等。该方法的关键问题是桩底有明显的反射信号。 2超声波投射法与低应变法的基本理论 2.1 超声波投射法的基本理论 超声波投射法的基本原理是，在混凝土浇筑前预埋声测管， 在桩的两侧分别接收和发射超声波信号，超声波信号在电能被发 射探头转变为机械能的情况下穿透混凝土桩，被接收到的超声波 再将探头转变成电信号。根据超声波在混凝土中的传播时间在测 得混凝土厚度的情况下尽可以算出在整个混凝土结构中超声波的传播速度，进而通过算得的声速来对混凝土的质量进行评判。 显然，在检测的过程中，声速越大的越充分说明混凝土的质量越好，越密实，相反，对于松散的混凝土，或者是有离析、裂缝、孔洞等缺陷的混凝土，其声速也就会越低。因此，此方法可以科学的检测混凝土桩身的完整性和质量。不难看出，弹性波的波速与介质特性之间的关系既是超声波投射法对桩基质量进行检测的理论基础。对介质特性的变化可以从实测的波幅、声速等参数中推断出来。

低应变反射波法检测桩基完整性简介

桩基完整性检测 ----------低应变反射波法简介 一、前言 在桩基完整性动力检测诸方法中，由于低应变动力检测仪器设备轻便，成本低廉，现场检测速度快，覆盖面大，受到广大受检单位的欢迎。为了确保桩基工程的质量，我国相关部门先后编制了一系列规范规程，其中《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）以及《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）的发布实施，使基桩低应变动力检测工作更加严格规范，也为检测报告的统一编写起到规范化的作用。 二、低应变反射波法的原理 低应变反射波是基桩工程质量检测普遍使用的一种有效方法，它以检测原理清晰，测试方法简便，成果较可靠，成本低，便于对桩基工程进行普查等特点在成桩质量检测中充分发挥作用。 我国发布实施的现行动力检测规范中反射波法的适用范围中明确指出：该法可以检测桩身混凝土的结构完整性，推定缺陷类型及其桩身中的位置，也可对桩的混凝土强度等级作出估计。由此可见，它可为基桩工程的成桩质量的分类提供评判依据。 1、基本概念 将桩视为一维弹性杆件，用力锤（或力棒）在桩头施加一小冲击扰动力F(t)，产生瞬时激振，激发一应力波沿桩身传播，然后利用速度检波器、速度或加速度传感器接收由初始信号和由桩身缺陷或桩底

产生的反射信号组合的时程曲线（或称为波形），最后分析者利用信号采集分析仪对所记录的带有桩身质量信息的波形进行处理和分析，并结合有关地质资料和施工记录作出对桩的完整性的判断。 2、应力波基本概念 应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。 波阻抗：将桩当作一维杆件，其直径远小于长度的杆件，当遇到桩身阻抗Z= ρ·AC（ρ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积）。变化界面时，要产生反射和透射。弹性波在桩身内传播遇到桩身阻抗界面时是垂直入射和反射的。假定桩界面上段的阻抗为Z1，下段的阻抗为Z2，且不考虑桩周土阻力的影响。根据桩在界面上位移和速度的连续条件，力与应力和位移的关系，可推导出在桩身阻抗变化处的反射系数Rf 关系式： Rf=（Z1-Z2）/（Z1+Z2） 式中：Rf－反射系数； Z1、Z2－分别为桩身材料上、下界面的广义波阻抗； ρ、A、C－分别为桩身材料的质量密度、桩身截面积及应力波速。 根据反射系数R f 的正、负来确定桩身阻抗的变化情况：当RF＞0 时，反射波与入射波同相位，表示桩身界面阻抗由大变小，如缩径、离析、断桩及桩底反射等；反之，Rf＜0 时，反射波与入射波反相位，表示桩身界面阻抗由小变大，如扩径、端承桩桩底反射情况。桩截面

(完整word版)基桩超声波管埋设方法(声测管)

基桩、连续墙、钢管桩超声波管埋设注意事项参考《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）及省标《建筑地基基础检测规范》(DBJ15-60-2008)及建委相关文件的规定，并结合本工程的具体特点，应按下列要求布置声测管： 基桩、连续墙埋管数量： 桩直径D≤800mm布置2根管；800mm﹤D≤2000mm，布置不少于3根管，D ﹥2000mm，布置不少于4根管， 埋设方法： 基桩声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置（如图H.0.5所示）。声测管牢固绑扎（或焊接）在钢筋笼内侧。检测管宜选用镀锌钢管或铁管，管内径宜为50～55mm；管的下端应封闭、上端应加盖；声测馆底端应平桩底，管顶端宜高出现地面20～30cm。检测管之间应相互平行，且平直。 地下连续墙单个直槽段中的声测管埋设数量不应少于4根，声测管间距不宜大于1.5m；对于转角槽段，声测管埋设数量不少于3根（如图H.0.6所示）。声测管应沿钢筋笼内侧布置，边管宜靠近槽边。 检测前用钢筋疏通声测管，以确保检测时，检测探头能正常放至管底，疏通后向检测管内注满清水，封口待检查。 检测前应准备的资料： 检测前应具有下列资料：工程地质资料、基础设计资料、施工原始记录（成孔及灌注记录等）和基桩平面布置图。 混凝土强度要求： 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，或不小于15Mpa。

H．0.6 地下连续墙声测管布置图

钢管柱埋管数量及声测管布置图 延长度方向每 隔2m 用钢筋电 焊固定 D≤800mm 800

经典低应变反射波法的基本原理

一、低应变反射波法的基本原理 低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。将桩身假定为一维弹性杆件（桩长>>直径），在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗Z变化界面时，将产生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。 桩身波阻抗Z由桩的横截面积A、桩身材料密度ρ等决定:Z=ρCA 假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面，界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1，上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。 ①当Z1=Z2时，表示桩截面均匀，无缺陷。 ②当Z1>Z2时，表示在相应位置存在截面缩小或砼质量较差等缺陷，反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。 ③当Z1

基桩超声波检测现场操作详解

基桩超声波检测现场操作详解 目录 一、检测前的准备工作 二、现场检测步骤 三、检测数据分析 四、现场检测故障排查 一、检测前的准备工作 1、收集工程地质勘察资料、基桩设计和施工资料 主要了解桩的编号、设计强度、桩长、灌注日期、桩成孔类型、地层情况等。 现场实测时，往往存在堵管或管深不一致的问题，了解桩长是很有必要的，而了解强度及灌注日期，对波速的情况有一个大概的了解。 了解桩成孔类型和地层，知道可能存在的缺陷。 2、将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在全程范围内正常升降。 注意： （1）管内一定要注清水，水是超声波良好的耦合剂，但如水中含有大量的杂质，对声速和声幅是有很大影响的。 （2）对于灌满清水很长时间没做检测的，需要清除管内壁的锈蚀，常用钢筋绑清洁球来清洗。（3）对于孔口没做好保护，流入污水或污泥的，需要清洗声测管。 （4）当声测管堵塞时，应采取有效措施进行“通管” ，可采用下述3种方法： ①用粗长钢筋捅通测管； ②用高压水冲洗清管； ③采用钻机配小钻头进行扫管。 3、现场采集系统架设 （1）打开仪器电源，检查仪器电量，如电量不足应使用外接电源或选配的外接电池确认无误后可暂时关闭仪器，以节省电量。 （2）选择干燥稳固位置放置仪器，并通过调整仪器把手将仪器显示屏调整到合适的角度方便观察。 （3）三脚架架设时尽量选择稳固位置架设，且通过调整尽量保持安装深度计数器卡口水平。（4）将深度计数器下部对准卡口，并从三角架底部向上将固定螺丝拧紧，注意将有两根竖直理线轴对准桩的方向。 （5）声测管管口宜安装管口滑轮，以防换能器电缆在快速提升过程中被管口毛刺损伤。（6）换能器放到管底后检查管口深度是否一致。 （7）逐一收紧各管换能器电缆，观察管口深度，保证换能器在同一深度。 （8）打开深度计数器盖将换能器电缆顺序放置进深度计数器线槽中，并向下压紧锁住深度计数器盖。 （9）将深度编码器接头连接仪器，延长接头放置在干燥处。 4、桩信息、参数设置 （1）输入桩号、桩径、桩长、管数等基本信息。（2）输入通道系统校零时间 由来： a.发射机的延迟 b.发射换能器的延迟

低应变反射波法

洋洋味道 洋洋味道 姓名：林必挺 院系：地球科学与工程学院指导教师：袁宝远 2016 年 4 月 基于桩基检测的低应变反射波法 学号： 专业：地质资源与地质工程职称：教授 2016年6月 一、引言 桩基础属于隐蔽性工程, 是建、构筑物重要的组成部分, 其作用在于将上部结构荷载传递到桩周及下部较好地层中, 其质量优劣直接影响到整个结构的安全与稳定。因此桩基对工程质量起着不容忽视且不可替代的作用。然而在实际中由于现场地质条件复杂、施工工艺以及施工中对施工质量控制不当等, 常常会出现各种各样的工程缺陷。尤其是对于混凝土灌注桩, 稍有不慎就容易造成诸如扩径、缩径、夹泥、离析、空洞、断桩等影响桩基安全使用的各种质量问题。缺陷的存在必然不同程度地影响到桩基承载力, 严重者甚至使单桩丧失承载力。如果能事先较为准确地判断出桩身缺陷类型及严重程度、缺陷位置等, 就可以及时采取补救措施, 排除事故隐患。因此

对单桩承载力检测以及桩身的完整性检测对桩基工程来说就具有极为重要的意义, 是任何情况下都决不可忽视的至关重要的隐蔽工程验收手段。 目前,用于桩身质量完整性检测的方法主要有静载荷试验、钻芯检测法、高应变动测法、低应变反射波法、超声波透射法等。低应变反射波法是在这种工程需要和技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法, 具有操作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点, 是目前桩基质量检测规范首推的桩身完整性检测方法, 在桩基检测当中得到了广泛的应用。对于各检测方法的对比如表 1 所示。 表1 各检测方法的对比 检测类型有损检测无损检测 检测方法静载荷试钻芯检测高应变动测低应变反射超声波透射 验法法波法法 检测目的单桩承载桩身结构单桩承载力桩身结构完桩身结构完 力完整性和桩身结构整性整性 完整性 检测局限不能区分易斜钻，不能解决桩多解性不能检测桩 性破坏模式局部检测强度及沉降身外形畸变 问题

超声波透射法检测桩基完整性报告

**********工程第一合同段 青龙嘴小桥 （第二分册） 基桩声波透射法检测报告 编号：BG-2013-XCJ-001 ********** 二O一三年八月 建设单位：**********交通运输局

设计单位：*********设计院有限公司委托单位：***********有限公司 监理单位：**********监理中心 施工单位：************有限公司 检测单位：********有限公司 检测地点：*** 主要检测人员：**** 报告编写人： 审核： 批准：

声明 尊敬的客户： 您所委托的检测任务已如约完成，在收到本报告之后，敬请认真阅读以下内容： 1、无本单位“试验检测报告专用章”无效。 2、无三级审核无效。 3、有任何改动无效。 4、未经本单位同意授权，不得部分复制本报告或用于其它用途。 5、若对本报告又异议，应于收到报告之日起 10个工作日内提出， 逾期将不予受理。 6、本试验报告正文共 13 页。 单位：***有限公司 地址：***号 电话：****** 邮编：******

一、前言 受**************有限公司委托，我单位——****有限公司对利川至来凤公路咸丰县太平沟至杨泗坝段改建工程第一合同段青龙嘴小桥的基桩进行超声波透射法检测，目的是检测桩身结构完整性。 本报告为端承桩的部分检测结果。 二、检测依据 《公路工程基桩动测技术规范》J GJ/T F81-01-2004 三、检测原理及方法 ZBL-U520 非金属超声波检测仪信号输入参数设定 数据处理结果输出 计算机 电缆 柱 声测管 岩土 换能器 桩基础超声波试验示意图

基桩低应变反射波法检测报告

（样式一，须另加专用封套） （这里提供两种样式，各单位具体执行时可以微调，但信息量只能增加，不得减少） ※※※※※※※※※※工程 基桩低应变反射波法 检测报告 报告编号：※ 检测人员：（含上岗证号） 报告编写：（含上岗证号） 复核：（含上岗证号）（盖骑缝章） 审核：（含上岗证号） 批准人（职务）：（或技术负责人，各单位据质量管理手册自定） （技术资质专用章、CMA章等，分开或合一均可） 检测单位名称（须与专用章名称统一） ※年※月※日

声明 1. 本报告涂改、错页、换页、漏页无效； 2. 检测单位名称与检测报告专用章名称不符者无效； 3. 本报告无我单位相关技术资格证书章无效； 4. 本报告无检测、审核、批准人（或技术负责人）签字无效； 5．未经书面同意不得复制或作为他用。 6．如对本检测报告有异议或需要说明之处，可在报告发出后15 天内向本检测单位书面提出,本单位将于5日内给予答复。 检测单位：（加盖技术资质专用章、CMA章等，分开或合一均可） 地址： 邮编： 电话： 传真： 监督电话： 联系人：

（样式二） （这里提供两种样式，各单位具体执行时可以微调，但信息量只能增加，不得减少，正式报告中须去掉本规定格式中的注释红字） 基桩低应变反射波法 检测报告 工程名称： 工程地点： 委托单位：（盖骑缝章）检测日期：※年※月※日 报告编号： 合同编号：（可缺省） （技术资质专用章、CMA章等，分开或合一均可） 检测单位名称（须与专用章名称统一） ※年※月※日

※※※※※※※※※※※※工程 基桩低应变反射波法检测报告检测人员：（含上岗证号） 报告编写：（含上岗证号） 复核：（含上岗证号） 审核：（含上岗证号） 批准人（含职务）：（或技术负责人，各单位据质量管理手册自定） 声明： 1. 本报告涂改、错页、换页、漏页无效； 2. 检测单位名称与检测报告专用章名称不符者无效； 3. 本报告无我单位相关技术资格证书章无效； 4. 本报告无检测、审核、批准人（或技术负责人）签字无效； 5．未经书面同意不得复制或作为他用。 6．如对本检测报告有异议或需要说明之处，可在报告发出后15 天内向本检测单位书面提出,本单位将于5日内给予答复。 检测单位：（加盖技术资质专用章、CMA章等，分开或合一均可） 地址： 邮编： 电话： 传真： 监督电话： 联系人：