基桩完整性-低应变法

省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书（结构所）受控状态：发放编号：持有人：发布日期：2019年月日实施日期：2019年月日省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书（结构所）批准：审核人：主要参加编写人员:省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书目录省公路工程试验检测中心有限公司基桩完整性（低应变法）标准化作业指导书一、依据的检测标准及技术要求本作业指导书依据的检测标准及技术要求是：1.1《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）中的“低应变法”；1.2《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）中的“低应变反射波法”。

二、适用范围适用于混凝土预制桩（混凝土预制方桩、预应力混凝土管桩）、混凝土灌注桩（钻孔灌注桩、沉管灌注桩、树根桩）等刚性材料桩的完整性检测。

三、试验目的检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

四、试验原理本方法的实质是将混凝土桩视为一维线弹性杆件，当桩顶受一冲击力后，其应力（应变或位移）以波动形式在桩身中传播，遇到波阻抗差异界面后，产生反射波信号，通过分析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，达到检测桩身完整性的目的。

检测示意图如图4.1所示：图4.1 低应变法检测示意图五、仪器设备本公司应用于低应变动测的仪器为ZBL-P810型基桩动测仪。

该仪器为集信号放大、数据采集、显示记录和分析处理于一体的高性能仪器，由主机系统、速度传感器、ICP 加速度传感器、手锤、AC-DC 电源、信号线等部件组成。

检测仪器的主要技术性能指标符合现行行业标准《基桩动测仪》（JG/T 3055-1999）和检测规范的有关规定。

ZBL-P810型基桩动测仪的主要性能指标见表5.1所示。

表5.1 ZBL-P810基桩动测仪主要性能指标1. 激振锤2. 加速度传感器3. 基桩动测仪4. 手提式计算机（可选）六、试验准备6.1 收集和了解检测工程概况6.1.1 工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称；6.1.2 场地工程地质勘察报告；6.1.3 基本参数：桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力；6.1.4 桩位图及桩基施工记录。

6.2 确认检测数量6.2.1《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）规定①建筑桩基设计等级为甲级，或地基条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩工程，检测数量不应少于总桩数的30%，且不应少于20根；其他桩基工程，检测数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根；②除符合①条规定外，每个柱下承台检测桩数不应少于1根；③大直径嵌岩灌注桩或设计等级为甲级的大直径灌注桩，应在上述①、②条规定的检测桩数范围内，按不少于总桩数10%的比例采用声波透射法或钻芯法检测。

6.2.2《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）规定公路工程基桩应进行100%的完整性检测。

采用低应变反射波法对基桩完整性进行检测，对于大长桩，当应力波在混凝土中传播时，能量消耗较大，桩底反射信号微弱，这样会给桩身完整性的全面评判带来困难。

因此，重要工程的长桩，除采用低应变反射波法外，须选取不小于50%的基桩，用超声法对其进行完整性检测。

6.3 制定检测方案在开展现场检测工作之前，应根据具体检测项目制定检测方案。

6.4 校核检测龄期6.4.1《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）规定当采用低应变法检测时，受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应低于15MPa，以保证各特性参数基本平缓。

6.2.2 《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）规定混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d以后进行，以保证各特性参数基本平缓。

6.5 仪器的检查实施现场检测之前，务必对本次检测所需的检测仪器进行检查、调试。

基桩检测用仪器设备必须由法定计量单位定期标定和年检，合格后方可使用。

6.6 基本参数的现场复核对于受检桩的设计参数，应根据实际情况对其进行实际测量并记录。

如果条件允许，可以对桩径、桩间距等参数进行现场测量，以保证检测的准确性。

七、操作规程7.1桩头处理7.1.1 对于灌注桩，应要求检测前凿去桩顶部混凝土疏松层或浮浆至新鲜混凝土面，并截至设计标高，形成平整、密实、水平的检测面。

依据测点布置原则用打磨机（如便携式砂轮机）将测点和激振点磨平，测点和激振点的区域直径大约为50mm。

7.1.2 对于桩顶完好坚硬的预制桩，除去桩顶的浮浆、泥水后即可进行检测。

如桩顶疏松不平，亦应参照灌注桩的处理要求进行凿除和打磨工作。

7.1.3 对于PHC桩，必须在焊接钢筋和填芯前实施检测。

如桩帽松脱或桩顶混凝土外露不平，亦应参照灌注桩的处理要求进行凿除和打磨工作。

7.1.4 桩头测点布置原则①《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）规定根据桩径大小，桩心对称布置2个～4个测点。

对于实心桩，测点宜布置在距桩中心2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm。

对于空心桩不应小于2个测点，测点宜为桩壁厚的1/2处。

各个测点应均匀分布。

②《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）规定对于混凝土灌注桩，测点宜布置在距桩中心1/2～2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm。

当桩径不大于1000mm时，每根桩的测点不得少于2点；当桩径大于1000mm时，每根桩的测点不得少于4点。

对混凝土预制桩，当边长不大于600mm时，不得少于2个测点，边长大于600mm时不得少于3个测点。

对于预应力混凝土管桩不应小于2个测点，测点宜为桩壁厚的1/2处。

各个测点应均匀分布。

7.2 测试参数的设定传感器与主机连接时要保证类型与接口类型一致，然后开机自检、设置参数。

参数包括：日期、工地名称（存盘子目录）、桩基类型、采样间隔等。

现场检测时，测试参数的设定，应符合下列规定：7.2.1 仪器对反射信号进行采集的采样时间间隔，在设置桩长或波速时会自动改变，一般不需要修改；7.2.2 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；7.2.3 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；7.2.4 桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定，若无相关数据，可参考表7.1设定初步波速。

表7.1 波速与混凝土强度等级间的对应关系附注：波速与混凝土强度只是一种粗略的对应关系，不能依据波速去评定混凝土强度等级，反之亦然。

因此，在使用表7.1时，应慎重对待，避免简单套用而引起误判。

7.3 安装传感器7.3.1 传感器安装在已打磨好的测点区域内；7.3.2 安装前应确保安装面上无颗粒物，无泥或混凝土浮浆，无积水；7.3.3 安装传感器使用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，必须保证传感器与桩顶面垂直。

7.4 激振操作7.4.1 激振部位①《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）规定实心桩的激振点宜在桩顶中心部位；空心桩的激振点和测点与桩中心连线形成的夹角宜为90°。

②《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）规定混凝土灌注桩、混凝土预制桩的激振点宜在桩顶中心部位；预应力混凝土管桩的激振点和传感器安装点与桩中心连线的夹角不应小于45°。

7.4.2 根据桩型和检测目的，选择不同材质和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率和能量。

短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。

一般来说，材质越软、碰撞速度越低（提升高度越低）、锤越重、接触面积越大，信号的脉冲宽度就越大、低频就越丰富。

工程实践中，依“小钢锤→轻质脆性尼龙锤→轻质木锤→大铁锤→柔性塑料锤→塑料王锤→橡皮锤”，信号脉冲宽度越来越大（0.5→5ms）。

7.4.3 采用力棒激振时，应自由下落；采用力锤敲击时，应使其作用力方向与桩顶垂直。

7.5 波形甄别及采样质量控制每根被检桩的每个测点均应进行三次或以上的重复测试，波形重复性良好时方能存盘。

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，再重复测试，重复测试的波形与原波形应具有相似性。

7.6 原始记录检测人员认真填写低应变现场记录表，复核人对表格内容进行复核，重点对有否漏、错和不规范之处进行检查，待确认无误后签字，以示负责。

返回公司后，将检测所得的数据从动测仪拷贝到计算机中备档，将“低应变现场记录表05-JL/JG-069”妥善保存，和正式报告一并存档。

7.7 环境要求7.7.1 仪器的工作温度要求为0℃～40℃，空气湿度要求为＜90%RH；7.7.2 空气中不得含腐蚀性气体，无强电磁干扰，避免较大的震动和冲击，液晶屏避免阳光直射。

7.8 仪器存放现场检测任务完成后，应该对仪器设备进行清洁保养并及时归还仪器设备，仪器入库后应该及时填写仪器使用记录。

八、数据处理8.1 检测数据分析8.1.1桩身波速平均值的确定，应符合下列规定：① 当桩长已知、桩底反射信号明确时，应在地基条件、桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值，按下列公式计算其平均值：C m =n 1∑=ni Ci 1(8.1)C i =TL∆2000 (8.2) C i =2L ∙f ∆ (8.3)式中：C m —桩身速度的平均值（m/s ）；C i —第i 根受检桩的桩身波速值（m/s ），且∣C i –C m ∣/ C m ≤5%； 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 ）； ∆f —幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz ），计算时不宜取第一与第二峰；n —参加波速平均值计算的基桩数量（n ≥5）。

② 无法满足本条第①款要求时，波速平均值可根据本地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。

8.1.2 桩身缺陷位置应按下列公式计算：c tx x ∙∆∙=20001（8.4）f c x '∆∙=21 （8.5） 式中：x —桩身缺陷至传感器安装点的距离（m ）；tx ∆—速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms ）；c —受检桩的桩身波速（m/s ），无法确定时可用桩身波速的平均值替代；f '∆—幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz ）。

8.1.3 检测数据的分析当出现下列情况之一时，宜结合其他检测方法：①超过有效检测长度范围的超长桩，其测试信号不能明确反映桩身下部和桩端情况；②桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩；③当桩长的推算值与实际桩长明显不符，且又缺乏相关资料加以解释或验证；④实测信号复杂、无规律，无法对其进行准确的桩身完整性分析和评价；⑤对于预制桩，时域曲线在接头处有明显反射，但又难以判断是断裂错位还是接桩不良。