低应变检测图解教材
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进行，取得正确可靠的检测数据，使低 应变动力检测工作规范、有序，特制定 基桩低应变检测作业指导书。 本作业指导书适用于检测各类预制桩 和混凝土灌注桩的桩身质量，推定缺陷 类型，性质及其部位。
基桩检测
1.3人员职责 检测人员：负责按照低应变方法对被检
样品进行检测。 复核人员：负责对检测操作是否规范以
（3）测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝 土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含 有水平分量。
（4）测完应做好数据处理和检测记录，检测记录的有 效位数和计量单位均以国际标准为准。
（5）低应变动力信号处理
信号叠加平均应选择重复性好的信号，其次还要除 去基线漂移大的信号。
低应变激振时桩土体系只产生弹性响应，而要达到 极限状态需使桩周土产生弹塑性响应，因此低应变法 不能提供桩的承载力。
Ⅳ
2L/c时刻前出现严重缺陷反射 波或周期性反射波，无桩底反射 波；
或因桩身浅部严重缺陷使波形 呈低频大振幅衰减振动，无桩底 反射波。
缺陷谐振峰排列基本等间距， 相邻频差Δf’>c/2L，无桩底谐 振峰；
或因桩身浅部严重缺陷只出现 单一谐振峰，无桩底谐振峰。
三角观测法 超过中线3类桩，低于中线的2类桩或1类桩
基桩完整性检测
一、低应变法检测的概念 二、低应变法的现场检测 三、 检测数据的分析和结果判断
基桩检测
一、低应变法检测的概念 1 .1目的 根据国家行业标准《建筑基桩检测技
术规范》JGJ 106-2003、J256-2003对低应 变工程检测做必要的细化和补充。
基桩检测
1.2主题内容与适用范围 为了确保现场低应变动力检测的正常
iii桩截面变化不规则使波的能量在末及桩底前被大
量反射。
iv同时判别一个以上的桩身非常困难，因为靠上的
第一个缺陷已将大部分波的能量被反射的问题。
v当桩径较大或脉冲宽度过窄时，部分锤击能量将
以表面波的形式在桩顶表面传播即锤击能量不是全部
（或大部）以上维波动的形式沿桩身纵向传播。
vi锤击信号的脉冲宽度愈窄，脉冲中的高频分量的
在-10～50℃环境条件下正常工作。在现 场检测时，对仪器屏幕应采取防晒措施。 当仪器长期不用时，应按要求定期通电。
基桩检测
2.3检测步骤 a/仔细观看图纸和地质勘探报告及打桩施工记录。 b/检测前，应进行现场调查，桩头应凿去浮浆，露出密
实的混凝土，由于浮浆层不密实，于下部正常混凝土 粘结不良，会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生 的应力波在这一界面上多次反射，影响应力波向下传 播，于正常信号叠加后，会掩盖桩下部的信号；激振 点与传感器安装位置应凿成大小合适的平面，平面应 平整并基本与桩身轴线垂直；激振点及传感器安装位 置应远离钢筋笼的主筋，目的是减 少外露主筋对测试 信号产生干扰。若外露主筋过长，影响正常测试，应 将其割短。 c/检测前，应对仪器设计进行检查，性能正常方可使用 d/被测的灌注桩应达到规定养护龄期方可施测，对打 入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测。
基桩检测
3.3在检测过程中发现生异常现场时的处理方法
在检测过程中出现异常波形时，应在现场及时研
究，排除影响测试的不良因素后再重复测度。重复测
试的波形与原波形应具有相似性。
3.4在检测过程中发生意外事故时的处理方法
A: 正在检测过程因外界干扰和其它不可预见的事故时， 应关机停止检测。若发生干扰影响测试结果，则应重
波长也愈短，当高频分量的波长和桩径属同一数量级
时，会使应力波产生严重的弥散，但往往为了探测浅
层缺陷，又不得不采用短脉冲。
基桩检测
三、 检测数据的分析和结果判断 3.1 根据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振
幅、频率及波的到达时间等特征，来推断单桩完整性。 i反射波波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易
类别
时域信号特征
幅频信号特征
Ⅰ
2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩 桩底谐振峰排列基本等间距，
底反射波
其相邻频差Δf≈c/2L
桩底谐振峰排列基本等间
Ⅱ
2L/c时刻前出现缺陷反射波，有 距，其相邻频差Δf≈c/2L，轻
桩底反射波
微缺陷产生的谐振峰与桩底谐
振峰之间的频差Δf’>c/2L
Ⅲ 有明显缺陷反射波，其特征介于Ⅱ类与Ⅳ类之间
基桩检测
2.4桩的激振点部位和检测 （1）实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，
传感器应粘贴在距桩中心约2/3R处。敲击产生 的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播， 从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭 加。理论与实践表明，2/3R处波的干扰最小。 空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁 厚1/2处且应在同一水平面上，与桩中心连线形 成的夹角宜为90°。将加速度计粘贴在磨平过 的桩顶表面，粘巾处可用大膏、黄油、橡皮泥 作为耦合介质。
Z=波阻抗 ρ=密度
Z=K/ ρ s 正常
K=常数 S=截面积
裂、夹、 离、缩
Z变大、 ρ变小或S变小的过程
扩径
Z变小 S变大的过程
断桩
t2-t1=t3-t4
基桩检测
二、低应变法的现场检测 2.1/检测数量
基桩检测
检测系统框图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基桩检测
2.2对环境条件的要求 检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应
及检测结果是否准确进行复核。 室负责人：监督检测操作和结果审核，
检测报告的签发。
基桩检测
1.4检测原理和方法 桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力
（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态 激振力。桩－土系统在动态力的作用下产生动 态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩 顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度 信号），通过对信号的时域分析或传递函数分 析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每 一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试； 对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲 线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数 据方算合格。
新检测；若干扰消除后不影响试验结果，则可继续测 试。
B: 因检测仪器，设备发生意外损坏而中断试验，可用
备用仪器重新检测，若无备用仪器，则须将损坏的仪 器设备进行修复，经检定合格后，再重新检测。
基桩检测
3.5注意事项 对同一场地、地质条件相近、桩型和
成桩工艺相同的桩基，因桩端部分桩身 阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号 无桩底反射波时，可按本场地同条件下 有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩 身完整性类别。
低应变一般适用桩的长/径比在30以内，此时，可
得到明显桩底反射，但以下情况除外。
i应力波的衰减程度主要不是桩长/径比，而主要是
由桩土的刚度比决定的，桩土刚度比愈大，应力波衰
减程度就愈小，因此，当细长桩具有较强的摩擦时，
应力波沿桩身的传播也会被严重衰减。
基桩检测
ii遇有连续缩颈、混凝土离析或标号低时应力波将 大量被吸收。
3.6 低应变检测法试验报告包括下内内容：
i工程名称、工程地点、试验目的和试验日期。
ii施工单位、设计单位、拟建上部建筑结构形式。
iii试验场地的工程地质概况，试桩平面图。
iv试验仪器设备以及对试验过程中出现的异常现象
的说明。
v实测波形，试验数据整理，分析方法，拟合波形
和试验结果。
vi结论。
Vii出具报告单位名称，试验负责人，报告审核，
基桩检测
R R
2/3R
传感器安装点
(A)
激振锤击点
(B)
图2-2 传感器安装点、锤击点布置图
( A )实心桩 ( B )空心桩
基桩检测
（2）对直径大于1000mm的桩（含1000），加 速度宜设置四个轴对称测点，每个测点需采集 一组信号后，将所有信号叠加平均；直径低于 600～1000mm的桩（含600），加速度宜设置 二个轴对称测点，每个测点采集一组信号进行 叠加平均；直径低于600mm的桩，可设置一个 测点。
v当有多次缺陷时，将记录到多个相到干涉的反射波 组，形成复杂波列。此时应结合工程地质资料、施工 原始记录进行综合分析。
3.2 根据中华人民共和国国家行业标准《建筑基桩检测 技术规范》JGJ106-2003、J256-2003的规定，将桩身质 量等级划分为四类，即：
低应变动测桩身完整性判定(JGJ106－ 2003)
审定人。
于读取反射波到达时间，及桩身混凝土平均波速较高 的桩为完整性好的单桩； ii反射波到达时间晚于桩底反射波到达时间，且波幅 较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射波的 桩，系桩身断裂； iii桩身混凝土严重离析时，其波速较低，反射波幅 减少，频率降低；
基桩检测
iv缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可 按相位特征进行判别。
基桩检测
1.3人员职责 检测人员：负责按照低应变方法对被检
样品进行检测。 复核人员：负责对检测操作是否规范以
（3）测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝 土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含 有水平分量。
（4）测完应做好数据处理和检测记录，检测记录的有 效位数和计量单位均以国际标准为准。
（5）低应变动力信号处理
信号叠加平均应选择重复性好的信号，其次还要除 去基线漂移大的信号。
低应变激振时桩土体系只产生弹性响应，而要达到 极限状态需使桩周土产生弹塑性响应，因此低应变法 不能提供桩的承载力。
Ⅳ
2L/c时刻前出现严重缺陷反射 波或周期性反射波，无桩底反射 波；
或因桩身浅部严重缺陷使波形 呈低频大振幅衰减振动，无桩底 反射波。
缺陷谐振峰排列基本等间距， 相邻频差Δf’>c/2L，无桩底谐 振峰；
或因桩身浅部严重缺陷只出现 单一谐振峰，无桩底谐振峰。
三角观测法 超过中线3类桩，低于中线的2类桩或1类桩
基桩完整性检测
一、低应变法检测的概念 二、低应变法的现场检测 三、 检测数据的分析和结果判断
基桩检测
一、低应变法检测的概念 1 .1目的 根据国家行业标准《建筑基桩检测技
术规范》JGJ 106-2003、J256-2003对低应 变工程检测做必要的细化和补充。
基桩检测
1.2主题内容与适用范围 为了确保现场低应变动力检测的正常
iii桩截面变化不规则使波的能量在末及桩底前被大
量反射。
iv同时判别一个以上的桩身非常困难，因为靠上的
第一个缺陷已将大部分波的能量被反射的问题。
v当桩径较大或脉冲宽度过窄时，部分锤击能量将
以表面波的形式在桩顶表面传播即锤击能量不是全部
（或大部）以上维波动的形式沿桩身纵向传播。
vi锤击信号的脉冲宽度愈窄，脉冲中的高频分量的
在-10～50℃环境条件下正常工作。在现 场检测时，对仪器屏幕应采取防晒措施。 当仪器长期不用时，应按要求定期通电。
基桩检测
2.3检测步骤 a/仔细观看图纸和地质勘探报告及打桩施工记录。 b/检测前，应进行现场调查，桩头应凿去浮浆，露出密
实的混凝土，由于浮浆层不密实，于下部正常混凝土 粘结不良，会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生 的应力波在这一界面上多次反射，影响应力波向下传 播，于正常信号叠加后，会掩盖桩下部的信号；激振 点与传感器安装位置应凿成大小合适的平面，平面应 平整并基本与桩身轴线垂直；激振点及传感器安装位 置应远离钢筋笼的主筋，目的是减 少外露主筋对测试 信号产生干扰。若外露主筋过长，影响正常测试，应 将其割短。 c/检测前，应对仪器设计进行检查，性能正常方可使用 d/被测的灌注桩应达到规定养护龄期方可施测，对打 入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测。
基桩检测
3.3在检测过程中发现生异常现场时的处理方法
在检测过程中出现异常波形时，应在现场及时研
究，排除影响测试的不良因素后再重复测度。重复测
试的波形与原波形应具有相似性。
3.4在检测过程中发生意外事故时的处理方法
A: 正在检测过程因外界干扰和其它不可预见的事故时， 应关机停止检测。若发生干扰影响测试结果，则应重
波长也愈短，当高频分量的波长和桩径属同一数量级
时，会使应力波产生严重的弥散，但往往为了探测浅
层缺陷，又不得不采用短脉冲。
基桩检测
三、 检测数据的分析和结果判断 3.1 根据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振
幅、频率及波的到达时间等特征，来推断单桩完整性。 i反射波波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易
类别
时域信号特征
幅频信号特征
Ⅰ
2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩 桩底谐振峰排列基本等间距，
底反射波
其相邻频差Δf≈c/2L
桩底谐振峰排列基本等间
Ⅱ
2L/c时刻前出现缺陷反射波，有 距，其相邻频差Δf≈c/2L，轻
桩底反射波
微缺陷产生的谐振峰与桩底谐
振峰之间的频差Δf’>c/2L
Ⅲ 有明显缺陷反射波，其特征介于Ⅱ类与Ⅳ类之间
基桩检测
2.4桩的激振点部位和检测 （1）实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，
传感器应粘贴在距桩中心约2/3R处。敲击产生 的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播， 从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭 加。理论与实践表明，2/3R处波的干扰最小。 空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁 厚1/2处且应在同一水平面上，与桩中心连线形 成的夹角宜为90°。将加速度计粘贴在磨平过 的桩顶表面，粘巾处可用大膏、黄油、橡皮泥 作为耦合介质。
Z=波阻抗 ρ=密度
Z=K/ ρ s 正常
K=常数 S=截面积
裂、夹、 离、缩
Z变大、 ρ变小或S变小的过程
扩径
Z变小 S变大的过程
断桩
t2-t1=t3-t4
基桩检测
二、低应变法的现场检测 2.1/检测数量
基桩检测
检测系统框图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基桩检测
2.2对环境条件的要求 检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应
及检测结果是否准确进行复核。 室负责人：监督检测操作和结果审核，
检测报告的签发。
基桩检测
1.4检测原理和方法 桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力
（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态 激振力。桩－土系统在动态力的作用下产生动 态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩 顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度 信号），通过对信号的时域分析或传递函数分 析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每 一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试； 对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲 线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数 据方算合格。
新检测；若干扰消除后不影响试验结果，则可继续测 试。
B: 因检测仪器，设备发生意外损坏而中断试验，可用
备用仪器重新检测，若无备用仪器，则须将损坏的仪 器设备进行修复，经检定合格后，再重新检测。
基桩检测
3.5注意事项 对同一场地、地质条件相近、桩型和
成桩工艺相同的桩基，因桩端部分桩身 阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号 无桩底反射波时，可按本场地同条件下 有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩 身完整性类别。
低应变一般适用桩的长/径比在30以内，此时，可
得到明显桩底反射，但以下情况除外。
i应力波的衰减程度主要不是桩长/径比，而主要是
由桩土的刚度比决定的，桩土刚度比愈大，应力波衰
减程度就愈小，因此，当细长桩具有较强的摩擦时，
应力波沿桩身的传播也会被严重衰减。
基桩检测
ii遇有连续缩颈、混凝土离析或标号低时应力波将 大量被吸收。
3.6 低应变检测法试验报告包括下内内容：
i工程名称、工程地点、试验目的和试验日期。
ii施工单位、设计单位、拟建上部建筑结构形式。
iii试验场地的工程地质概况，试桩平面图。
iv试验仪器设备以及对试验过程中出现的异常现象
的说明。
v实测波形，试验数据整理，分析方法，拟合波形
和试验结果。
vi结论。
Vii出具报告单位名称，试验负责人，报告审核，
基桩检测
R R
2/3R
传感器安装点
(A)
激振锤击点
(B)
图2-2 传感器安装点、锤击点布置图
( A )实心桩 ( B )空心桩
基桩检测
（2）对直径大于1000mm的桩（含1000），加 速度宜设置四个轴对称测点，每个测点需采集 一组信号后，将所有信号叠加平均；直径低于 600～1000mm的桩（含600），加速度宜设置 二个轴对称测点，每个测点采集一组信号进行 叠加平均；直径低于600mm的桩，可设置一个 测点。
v当有多次缺陷时，将记录到多个相到干涉的反射波 组，形成复杂波列。此时应结合工程地质资料、施工 原始记录进行综合分析。
3.2 根据中华人民共和国国家行业标准《建筑基桩检测 技术规范》JGJ106-2003、J256-2003的规定，将桩身质 量等级划分为四类，即：
低应变动测桩身完整性判定(JGJ106－ 2003)
审定人。
于读取反射波到达时间，及桩身混凝土平均波速较高 的桩为完整性好的单桩； ii反射波到达时间晚于桩底反射波到达时间，且波幅 较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射波的 桩，系桩身断裂； iii桩身混凝土严重离析时，其波速较低，反射波幅 减少，频率降低；
基桩检测
iv缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可 按相位特征进行判别。