桩基完整性低应变试验试验方法

1 桩基完整性（低应变试验）

1.1一般规定：

（1）低应变反射波法适用范围为：混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩及CFG 桩。

（2）对桩身截面多变且变化幅度较大灌注桩，应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。

（3）受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应低于15MPa 。

1.2检测原理：

低应变法目前国内普遍采用低应变反射波法，为狭义低应变法，其通过采用瞬态冲击的方式（瞬态激振），实测桩顶加速度或速度响应曲线，以一维线弹性杆件模型为依据，采用一维波动理论分析判定基桩的桩身完整性。因此基桩必须符合一维波动理论要求，满足平截面假定和一维线弹性杆件模型要求，一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态激励有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比大于5。

1.3检测方法及工艺要求

（1）检测前的准备工作

a 受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，或期龄不少于14天时方可报检。

b 施工单位填写报检表，经监理工程师签字确认后，至少提前2天提交给现场检测人员。

c 施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数和资料。

d 检测前，施工单位做好以下准备工作：

①剔除桩头，使桩顶标高为设计的桩顶标高。

②要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同。

③灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损部分，并露出坚硬的混凝土表面。

④桩顶表面平整干净且无积水。

⑤实心桩的第三方位置打磨出直径约10cm 的平面，平面保证水平，不要带斜坡；在距桩第三方2/3半径处，对称布置打磨2～4处（具体见图1），直径约为6cm 的平面，打磨面应平顺光洁密实图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图

0.8m

图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图

⑥当桩头与垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，会对测试信号产生影响。因此，测试前应将桩头侧面与断层断开。

⑦准备黄油1～2包，作为测试耦合剂用。

⑧在基坑内检测，应提前将基坑内水抽干，并搭设好梯子，便于上下。

e搜集受检桩的相关技术资料，包括工程概况、基桩的设计参数、场地的工程地质资料以及施工记录情况；

f安装传感器。传感器的安装对现场信号的采集影响较大，传感器的安装须通过黄油、凡士林或橡皮泥等藕合剂与桩面紧密粘接，并与桩顶面垂直；

g根据现场情况选择合适的激振设备、传感器，检查系统各部分之间是否连接良好，确认系统处于正常工作状态。

1.4数据采集

a通过现场对比试验选定激振锤和激振参数。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的检测宜采用重锤宽脉冲激振；在现场检测过程中，可在激振部位平铺薄层橡胶垫以获取更好的实测信号。通过改变力锤的重量及锤头材料，可改变冲击入射波的脉冲宽度及频率成分。锤头刚度较小时，冲击入射波脉冲较宽，含低频成分多，冲击力大小相同时，其能量较大，应力波衰减较慢，适合于获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别；锤头刚度较大时，冲击入射波脉冲较窄，含高频成分较多，冲击力大小相同时，虽其能量较小，但更适合于桩身浅部缺陷的识别及定位。对于长桩，应该先采用低频检波器，重锤敲击来获得实测曲线，再用高频检波器、轻锤敲击来获得浅部鉴别曲线。

b采集桩身的波形信号时，调整增益和激振频率使桩身（特别是桩身下部）的反射特征清晰、重复性好。各测点记录的有效信号数不宜少于3个，波形具有良好的一致性。

c 对存在缺陷的桩应选用多种激振频率进行重复检测，获取足够的缺陷特征分析资料。

1.5 数据分析与判定

a 桩身平均波速的确定；

b 对波形、波幅、频率等信号特征进行分析，并结合受检桩的成桩工艺、地质条件和施工情况识别断桩缩颈、扩颈等桩身缺陷；

c 进行桩身完整性类别判定，桩身完整性类别应按表3-2和表 3-3原则判定；

d当实测信号所反映的桩身信息(如超过有效检测范围、桩底反射不明显、实测信号无规律等)不足以分析和评价桩身完整性，应结合其它检测方法进行桩身完整性判定。

1.6复测验证与处理

a对于桩身浅部存在缺陷，拟采用开挖法（开挖深度一般在1～8m范围内，条件允许的情况下可适当增加开挖深度）进行验证；

b 若桩身波速偏低或怀疑混凝土强度不够时，分析强度低的各种原因，若对比其余同等条

件的桩后发现强度等级依然存在波速异常，应建议业主、监理等相关部门采用其它检测手段进行检测。

c 若发现桩身深部存在缺陷或桩底沉渣过厚时，应该如实向业主、监理提出采用工程钻机抽芯验证申请，并提交检测原始资料，对有争议性的检测结论，应该提出第三方验证的申请进行仲裁。

1.7成果报告的编写

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106—2014）强制要求低应变检测报告应给出桩身完整性检测的实测信号曲线，除此之外，检测报告还应包括以下内容：

a 工程概述及岩土工程条件描述；

b 检测方法、原理、仪器设备和过程叙述；

c 受检桩的桩号、桩位平面图和相关的施工记录；

d桩身波速取值；

e 桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；

f时域信号时段所对应的桩身长度标尺、指数或线性放大的范围及倍数；或幅频信号分析的频率范围、桩底或桩身缺陷对应的相邻谐峰间的频差；

g必要的说明和建议，比如对扩大或验证检测的建议。

综上所述，其技术流程如图3所示:

图3 瞬态激振时域频域分析法测桩技术流程

1.8数据分析和质量评定

低应变的桩身完整性分析应严格地按照国家及部委颁发的相关规范、规程和标准执行，以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合施工情况、岩土工程勘察资料和波形特征等因素进行综合分析判定。

当在桩顶施加一激振后，弹性波沿桩身传播的规律满足一维波动方程，如下式：

022222=∂∂+∂∂x u v t u

ρE

v =2

式中： v —纵波波速

E —桩的弹性模量

A —桩截面积

ρ—桩身材料密度