低应变基桩完整性检测
基桩完整性检测(低应变)作业指导书
基桩完整性检测（低应变法）1适用范围本作业指导书适用于基桩完整性现场检测。
2 执行标准JTG- F81-01-2004《公路工程基桩动测技术规程》3仪器设备基桩动测仪。
4检测目的检测桩身缺陷位置及影响程度，判定桩身完整性类别。
5资料收集在检测前，应该收集以下资料：1.工程名称、桥梁名称及平面布置图；2.建设、设计施工及监理单位名称；3.基桩的设计桩长、桩径、混凝土强度等级、桩顶及桩底标高；4.施工记录等相关资料；6现场检测6.1检测前准备工作应符合下列规定：1、被检工程应进行工程调查，搜集其工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况。
2、根据现场实际情况选择合适的激振设备、传感器及检测仪，检查测试系统各部分之间是否连接良好，确认整个测试系统处于正常工作状态。
3、桩顶应凿至新鲜混凝土面，并用打磨机将测点和激振点磨平。
4、应测量并记录桩顶截面尺寸5、混凝土灌注柱的检测宜在成柱14d以后进行。
6、打入或静压式顶制桩的检测应在相邻桩打完后进行。
6.2传感器安装应符合下列规定：1、传感器的安装可采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，并与桩顶面垂直。
2、对混凝土灌注桩，传感器宜安装在距桩中心12-2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm。
当桩径不大于1000mm时不宜少于2个测点；当桩径大于1000mm时不宜少于4个测点。
3、对混凝土预制桩当边长不大于600mm时不宜少于2个测点；当边长大于600mm时不宜少于3个测点。
4、对预应力混凝土管桩不应少于2个测点。
6.3激振时应符合下列定：1、混凝土灌注桩、混凝土预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45o。
2、激振和激振参数宜通过现场对比试验选定。
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桩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。
低应变法检桩
低应变法检桩低应变法（Low strain method）是一种常用于桩基检测的无损检测方法。
该方法基于桩与周围土体之间的互作用，并通过测量桩体表面产生的应变来评估桩的质量和完整性。
下面将介绍低应变法的原理、设备以及在桩基工程中的应用。
1. 原理：低应变法是基于桩体与周围土体之间的相互应变影响的原理。
当施加一个小幅度的交变载荷时，桩体表面出现微小的应变变化。
这些变化将沿着桩体传播到土体中，并通过受土体约束的地表上产生的应变信号进行检测和分析。
通过分析这些信号的特征，可以评估桩的质量和完整性。
2. 设备：低应变法的主要设备包括振动器、传感器和数据采集系统。
振动器用于施加小幅度的交变载荷到桩体上，通常通过压电元件或振动器激励器来实现。
传感器用于测量桩体表面产生的应变信号，常用的传感器有应变计和纤维光栅传感器。
数据采集系统用于记录和分析传感器捕获到的数据，通常由计算机软件和硬件组成。
3. 应用：低应变法在桩基工程中有广泛的应用。
它可以用于评估桩的质量、完整性和嵌入深度。
以下是低应变法在桩基工程中的几个常见应用：a. 桩基质量评估：通过监测桩体表面的应变信号，可以评估桩的质量和完整性。
当桩体有缺陷或损坏时，应变信号会显示出特定的图案，可用于判断桩的质量状况。
b. 桩身变形识别：低应变法还可以用于监测桩身在荷载作用下的变形情况。
通过比较不同荷载条件下的应变信号，可以确定桩体的变形特征，并评估其变形性能。
c. 桩基嵌入深度确定：利用低应变法可以确定桩体的嵌入深度。
通过测量桩体表面的应变信号，可以确定桩体与土体之间的互作用区域，并进一步确定桩体的嵌入深度。
d. 桩基施工质量监控：低应变法还可以用于监控桩基施工质量。
在桩基施工过程中，通过实时监测桩体的应变信号，可以及时发现施工质量问题，并采取相应的措施进行调整。
综上所述，低应变法是一种常用的桩基检测方法，通过测量桩体表面产生的应变信号来评估桩的质量和完整性。
它在桩基工程中可以广泛应用于桩基质量评估、桩身变形识别、桩基嵌入深度确定和桩基施工质量监控等方面。
低应变法在基桩完整性检测中应注意影响精度的几个问题
2023-10-26
contents
目录
• 低应变法简介 • 影响精度的因素 • 提高精度的措施 • 工程实例分析 • 结论与展望
01
低应变法简介
低应变法的基本原理
01
低应变法是一种基桩完整性检测方法，其基本原理是通过在桩顶施加激振信号 ，使桩身产生振动，然后利用加速度传感器或速度传感器捕捉桩身的振动信号 ，再对信号进行处理和分析，以判断桩身的结构完整性和承载能力。
桩身材料性质
桩身材料性质的不均匀性也会对检测结果产生影 响。
桩身完整性
桩身存在裂缝、空洞等缺陷时，会对低应变法的 检测结果产生不利影响。
环境因素
温度
温度变化会影响桩身材料的性 质和仪器的工作性能，从而影
响检测结果。
湿度
湿度过大时，仪器信号容易受到 干扰，从而影响检测结果的准确 性。
风力
风力过大时，会影响仪器的稳定性 ，进而影响检测结果。
应用范围
低应变法不仅可用于预制桩，还 可用于灌注桩、地下连续墙等其 他形式的基桩。
提高精度的意义与重要性
精度对检测结果的影响
精度的高低直接影响到低应变法在基桩完整性检测中的准确性，高精度能够提高 检测的准确性，更好地判断桩的完整性。
重要性
在低应变法检测中，提高精度意味着能够更准确地识别桩的问题，避免误判和漏 检，对确保工程质量具有重要意义。
数据处理
采用合适的信号处理方法，如滤波、去噪等，以 提高检测结果的精度和可靠性。
04
工程实例分析
工程实例一：仪器选择对精度的影响
仪器型号选择
不同型号的仪器具有不同的频率响应和动态范围，选择适合的仪 器可以提高检测精度。
低应变基桩完整性检测基本原理与应用课件
根据激励方式的不同，低应变基桩完整性检测可分为机械激振法、电磁激振法等。 机械激振法采用机械装置对基桩进行激励，而电磁激振法利用电磁原理对基桩进 行激励。根据测量信号的不同，可分为加速度法、速度法和位移法等。
02
低应变基桩完整性检测基本原理
波动传播理论
弹性波传播
波动方程与边界条件
弹性波在桩身中的传播遵循波动方程， 并受桩土相互作用等边界条件影响。 通过求解波动方程，并结合边界条件， 可以推断桩身完整性。
检测精度和效率。
多样化检测方法
针对不同类型和条件的基桩，开 发多样化的低应变检测方法，以 适应不同工程需求，提高检测的
可靠性和适用性。
智能化检测装备
发展智能化的低应变检测装备， 实现自动化数据采集、处理与分 析，提高检测效率和准确性，减
少人为因素的影响。
面临的挑战与问题
复杂地质条件 检测精度与可靠性 工程应用与推广
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
桩土相互作用
土体对桩的阻抗
桩周土体对桩身波动传播起到阻抗作用，影响弹性波的传播速度和波形。通过分析波形变化，可以间接推断桩周 土体的性质。
桩土界面反射与透射
弹性波在桩土界面处发生反射和透射现象。界面反射波形的分析可以提供桩身下部结构的信息，进一步判断桩身 完整性。
检测信号处理技术
信号采集与预处理 特征提取与识别 波形反演与成像技术
03
低应变基桩完整性检测应用实例
工程实例背景
某大型桥梁工程
某高层建筑基础工程
检测方案设计与实施
01
检测仪器选择
02
传感器布置
03
敲击方式设计
04
数据采集与处理
检测结果分析与评价
浅谈基桩低应变完整性检测的时间效应
浅谈基桩低应变完整性检测的时间效应工程基桩完整性检测开始时间应满足规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2022）的要求，同时还要根据现场施工条件。
现在地下室工程越来越多，基坑开挖需要较长时间，就造成基桩施工完成后，很长时间不能进行完整性检测，只能等基坑开挖后，基桩截至设计标高后进行，现在就简单的谈谈基桩施工完成后检测时间不同对桩身完整性的影响。
1 相关规范的规定《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2022）对采用低应变法桩身完整性检测开始时间的要求：1.1 3.2.6.1规定：当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不少于15MPa。
1.2 3.2.7规定：施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测。
当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。
2 检测时间不同，桩身完整性恶化的案例随着社会发展，地下室的出现就越来越多，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。
从基桩施工完成到基坑开挖结束这段时间，基桩的桩身完整性就可能发生较大变化。
2.1 基坑开挖过程中由于多方原因，会对桩身不同程度造成侧向压力。
众所周知，预应力管桩抗水平推力的能力较差，当出现极限水平推力后，就能造成桩身出现裂缝或断裂，使得桩身完整性恶化，这种情况下往往出现的数量较大，危害较大，特别是对于沿海软土地区，经常出现几十根甚至上百根桩断裂，对社会造成极大浪费。
2.2 现阶段基坑开挖多数采用大型机械开挖，大型机械开挖过程中，对桩身的碾压、碰撞等也很容易造成桩身完整性恶化，这种情况只要稍加注意，现场控制严格，不会造成大量桩桩身完整性恶化的情况。
2.3 基坑开挖卸荷还会对桩身造成上拔力，对于多节预应力挤土桩，这种影响也非常明显，当基坑开挖深，卸荷大时，就能把桩拉断。
以上三种情况均为随检测时间不同而桩身完整性恶化的情况，以第一种情况和第三种情况危害最大。
下面就简单的介绍一个实例。
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<D≤1.25m D≤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在基坑检测，应提前将基坑水抽干，并搭设好梯子，便于上下。
低应变法检测基桩完整性
桩身完整
Ⅱ 射波，有桩底反射波
频差Δf c/，轻微缺陷产生的谐振峰与桩 桩身有轻微缺陷 底谐振峰之间的频差 Δf´>c/
Ⅲ
有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间
桩身有明显缺陷
/c时刻前出现严重缺陷反 缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频
射波或周期性反射波，无 差 Δf´>c/无桩底谐振峰；
桩底反射波；
目录
1 、概述 2、反射波法检测原理 3、现场检测 4、桩身完整性的判定
1、检测依据
《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014
2、适用范围
本方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。桩的有效检测桩长范围 应通过现场试验确定。
对桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩，应采 用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
每个检测点记录有效信号数不少于3个。
检测流程
桩头处理 仪器连接 传感器安装 程序设置 手锤锤击 信号采集 信号分析 结果打印
类别 时域信号特性
幅频信号特征
分类原则
/c时刻前无桩底反射
频差Δf c/
/c时刻前出现轻微缺陷反 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻
低应变法基本原理是基于一维杆的波动理论，将 桩等价于一维杆，在桩顶初始扰力作用下产生的 应力波沿桩身向下传播，并且满足一维波动方程：
2u t 2
c2
2u x 2
式中： u -- s方向位移；
c -- 桩身材料的纵波速度。
弹性波沿桩身传播过程中，当遇到密度、截面积变化时波阻抗 将发生变化，产生反射与透射，采用高灵敏传感器及配套的波形 记录仪器，即可记录反射波在桩身中传播的波形，通过对反射波 曲线特征的分析研究，即可对桩身的完整性、缺陷的位置进行判 定，测定桩身混凝土纵波波速。
低应变基桩完整性检测报告
低应变基桩完整性检测报告检测执行标准：《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）报告编号：Z 080421-1工程名称：xx市xx县xx一中科技办公楼主楼建设单位：xx省xx县第一中学工程地点：xx市xx县城东开发区检测性质：委托检验检测方法：低应变基桩完整性检测检测桩型：预应力混凝土管桩检测日期：xx报告日期：xxxx工业大学科技开发公司建设单位：xx省xx县第一中学设计单位：xx省汇华建筑设计有限公司监理单位：xx建设监理公司工勘单位：xx省建设工程勘察设计院施工单位：宣城兴鼎建筑安装有限责任公司检测单位：xx工业大学科技开发公司主要检测人：报告编写人：报告审核人：报告批准人：声明：1、报告无检验专用章及检验单位公章无效。
2、复制报告未重新加盖检验专用章及检验单位公章无效。
3、报告无审核、批准人签章无效。
4、报告涂改、换页、无骑缝章无效。
5、检测结果表无检验专用章无效。
6、对检测报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向检测单位提出。
目录一、前言 (3)二、工程地质概况 (3)三、基桩设计与施工概况 (5)四、桩位平面示意图 (6)五、测试技术原理 (7)六、测试技术方法 (7)七、低应变检测仪器及设备 (8)八、测试系统框图 (8)九、基桩低应变检测成果表 (9)十、结论与建议 (16)附图：低应变检测时域曲线图一、前言受xx省xx县第一中学的委托，由xx工业大学科技开发公司对其在建的xx市xx县xx一中科技办公楼主楼182根预应力混凝土管桩进行现场低应变反射波法检测，以确定工程桩的桩身完整性。
xx市xx县xx一中科技办公楼主楼为11层框架结构，由xx省汇华建筑设计有限公司设计，工程地质由xx省建设工程勘察设计院勘察，桩基由宣城兴鼎建筑安装有限责任公司施工，由xx建设监理公司承担建设监理。
二、工程地质概况根据xx省建设工程勘察设计院2008年7月14日提交的《xx县一中新校区岩土工程勘察报告》，勘察场地中部有一水渠从南至北贯穿场地，地貌单元为漳河一级阶地。
低应变法检测桩身完整性规程
低应变法8.1 适用范围8.1.1 本方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。
8.1.2 本方法的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。
8.2 仪器设备8.2.1 检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。
8.2.2 瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000Hz 的电磁式稳态激振器。
8.3 现场检测8.3.1 受检桩应符合下列规定：1 桩身强度应符合本规范第3.2.6 条第1 款的规定。
2 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。
3 桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。
8.3.2 测试参数设定应符合下列规定：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 桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。
4 采样时间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。
5 传感器的设定值应按计量检定结果设定。
8.3.3 测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：1 传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。
2 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 °，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2 处。
3 激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。
4 激振方向应沿桩轴线方向。
5 瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。
低应变法检测桩身完整性规程
低应变法8.1 适用范围8.1.1 本方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。
8.1.2 本方法的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。
8.2 仪器设备8.2.1 检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。
8.2.2 瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000Hz 的电磁式稳态激振器。
8.3 现场检测8.3.1 受检桩应符合下列规定：1 桩身强度应符合本规范第3.2.6 条第1 款的规定。
2 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。
3 桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。
8.3.2 测试参数设定应符合下列规定：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 桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。
4 采样时间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。
5 传感器的设定值应按计量检定结果设定。
8.3.3 测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：1 传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。
2 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 °，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2 处。
3 激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。
4 激振方向应沿桩轴线方向。
5 瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。
低应变法检测桩基完整性分析
反射 波特 征 曲线
完整 曲线
图 １为完整 曲线 。 １ 图 ａ为端承桩 的反射 波特 征 曲
线， 桩底 反射 波 与入 射 波反 相 位 ； １ 图 ｂ为 摩擦 桩 的 反 射波特 征 曲线 ， 底反 射波 与入 射波 同相位 。 桩
图 ５ 桩 底 沉 渣 曲 线
低 应变 法检 测 桩 基 完整 性 分析
口 文 ／ 雪梅 靳
摘
要 ： 了保 证 桩 基 的安 全 ， 用 简便 快 捷 的检 测 法对 更 多 的桩 进 行桩 身 质 量 检测 显 得 尤 为 为 采
重要 。文 中介 绍 了低应 变 法检测 基桩 完 整性 的基本 原 理 ， 出了各种 反射 波 的理论 特征 给 曲线 并通 过 实例 对各种 波 形 曲线进 行分 析 ， 出低 应 变检 测基桩 完 整性 的不 足之处 。 指 关键 词 ： 应 变法 ； 基 检测 ； 整性 低 桩 完
Ｒ ＜ ， 射波 与入射 波 反相 。 ，０ 反
以上 ３种情 况 表 明 ，反射 波 相位 与 入射 波 相位 的
天 建 科 ２０ Ｏ 阳 津 设 技 ０・． １Ｎ Ｊ
关系 ， 判别桩 身质量 的依据 。 是
桩底 沉渣 曲线
图 ５为桩 底 沉渣 曲线。桩 底反射 与入射 波 同相位 ，
桩 基 工程 是 地 下 隐 蔽 工 程 ， 工 难 度 大 、 施 工序 多 。
一
透 射 波 系数 尺 为
尺 ＝ ｌ 三二
１｝ ．－ － Ｚ２
般在 地 下或 水下 进 行施 工 ， 工过 程 很难 进 行 监测 。 施
（） １
（） ２
由于 受 水 渗 流 、 砂 层 、 泥 层 等 不 良地 质 影 响 ， 引 流 淤 易 起 塌孔 和 缩孔 等缺 陷 ； 在混 凝 土 灌注 过 程 中 ， 出现 停 如 顿 、 管过 快或 导 管拔 空等 现 象 ， 拨 易产 生 离析 、 夹泥 、 断 桩、 缩径 、 松 不 密实等 缺 陷 。这 些缺 陷将 直 接导 致 桩 疏
低应变基桩完整性检测
V
入射波 与反射 波同相
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
应力波在自由端完整桩中的传播
桩
桩底
在
反射， 与入
自
射波
由
同相
端
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
应力波在固定端完整桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
应力波在固定端完整桩中的传播
T V
入射波 与反射 波反相
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
一维杆应力波波动方程
方程：
2u c2 2u 0
t 2
x 2
C E 0 其物理意义就是应力波在桩身中的传播速度。
u
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
应力波在自由端完整桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理 应力波在桩中的传播
应力波在自由端完整桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理
检测原理
低应变检测的局限
•不能提供单桩承载力 •对小缺陷灵敏度不高 •无法检测桩底沉渣
第二章 低应变检测系统
目录
第一节 传感器 第二节 采集仪器 第三节 软件简介
第二章 低应变检测系统
传感器
速度传感器
加速度传感器
第二章 低应变检测系统
组合手锤
第二章 低应变检测系统
第三章 现场测试技术
桩侧土影响
桩在空气中
第三章 现场测试技术
桩侧土影响
桩在土中
第三章 现场测试技术
桩侧土影响
桩在土中
第三章 现场测试技术
桩侧土影响
➢土层磨阻对桩底反射有衰减
➢土层变化对应力波有影响
桩基完整性(低应变试验)试验方法
桩基完整性(低应变试验)试验方法1.1 基础完整性检测（低应变试验）1.1.1 适用范围低应变反射波法适用于混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩和CFG桩。
对于桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩，应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70％，且不应低于15MPa。
1.1.2 检测原理低应变反射波法是目前国内普遍采用的低应变法。
它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5.1.1.3 检测方法及工艺要求1.1.3.1 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，施工单位需做好以下准备工作：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。
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。
低应变法检测基桩完整性
桩顶面应平整、密实，并与桩轴线垂直。
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。 安装传感器部位的混凝土应平整，传感器安装 应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足 够的粘结强度。 桩头处理 耦合剂可选择黄油、橡皮泥、口香糖等
根据桩径大小，桩心对称布置2个~4个安装传感 器的检测点：实心桩的激振点应选择在桩中心， 检测点宜在距桩中心2/3半径处；空心桩的激振 点和检测点宜为桩壁厚的1/2处，激振点和检测 点与桩中心连线形成的夹角宜为90°。
桩身完整
Ⅱ 射波，有桩底反射波
频差Δf c/，轻微缺陷产生的谐振峰与桩 桩身有轻微缺陷 底谐振峰之间的频差 Δf´>c/
Ⅲ
有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间
桩身有明显缺陷
/c时刻前出现严重缺陷反 缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频
射波或周期性反射波，无 差 Δf´>c/无桩底谐振峰；
桩底反射波；
2015.6.25
目录
1 、概述 2、反射波法检测原理 3、现场检测 4、桩身完整性的判定
1、检测依据
《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014
2、适用范围
本方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。桩的有效检测桩长范围 应通过现场试验确定。
对桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩，应采 用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐 桩身存在严重缺
Ⅳ
或因桩身浅部严重缺陷使 振峰，无桩底谐振峰
陷
波形呈现低频大振幅衰减
振动，无桩底反射波
注：对同一场地、地基条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，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发射波的其他桩实测 信号判定桩身完整性类别。
浅谈低应变反射波法检测基桩完整性
浅谈低应变反射波法检测基桩完整性近年来，随着波动理论的的深入研究和电子技术，计算机技术的迅速提高以及微型便携机的大量普及，反射波法诊断桩身完整性技术取得了很大的发展和日益广泛的应用。
该方法能够有效的判断桩身的局部缺陷。
是一种经济、轻便、高效的桩基完整性检测手段。
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。
笔者根据多年来现场及室内工作经验，现将日常低应变检测中常见的几个注意事项总结如下：一、桩头处理在低应变反射波法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，这样有利于传感器的安装和力棒的锤击。
低应变桩身完整性检测.桩基优质PPT
8） 对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应 符合下列规定：
(1) 传感器安装点及其附近的表面应平整， 其周围不得有缺损或裂缝；
(2) 当锤击点不在桩顶中心时，传感器安 装点与锤击点的距离不应小于桩半径的二分之 一。
激振设备
• 瞬态激振操作应通过现场试验选择不同材质 的锤头或锤垫，以获得低频宽脉冲或高频窄 脉冲；工程塑料、尼龙、铝、铜、铁、橡胶
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36 36 36 36
36 36
2008-04-23 PIT- W? 2003- 2
G6A
2008-04-21 15:49:25
40
44 m
V 1.451 cm/s (1.445)
G6B
2008-04-21 15:49:44
40
44 m
V 0.501 cm/s (0.501)
测点，每个测点记录的有效信号数不宜少于3个； （2）不同测点所得到的信号一致性差时，
应分析原因，增加检测点数量。
5) 检测时应随时检查采集信号的质量，可根据 缺陷所在位置的深浅，及时改变锤击脉冲宽度。 当检测长桩的桩底反射信息或深部缺陷时，冲 击入射波脉冲应较宽；当检测短桩或桩的浅部 缺陷时，冲击入射波脉冲应较窄，同时采样时 间间隔应较小。
e d
f
2).测试曲线及分析2.2 测试曲线及分析
Earth Products China Limited
KHJD
C:\Documents and Settings\z hs\My Documents\ 郑 州 考 核 \低 应 变 考 核 \考 核 基 地 PIT\PitW1.PIT
基桩完整性(低应变法)检测评分标准
4
缺陷类型判定
1）缺陷类型判错，扣10分；
2）缺陷严重程度判错，扣10分；
3）缺陷类型、严重程度都不判定，扣15分。
15
5
桩身完整性类别判定
1）Ⅰ类桩判定为Ⅱ类桩扣5分；Ⅱ类桩判定为Ⅰ类桩扣5分；
2）Ⅱ类桩判定为Ⅲ类桩扣10分；Ⅲ类桩判定为Ⅱ类桩扣10分；
3）Ⅲ类桩判定为Ⅳ类桩扣10分；Ⅳ类桩判定为Ⅲ类桩扣10分；
2）误差在1m~1.5m范围内，扣5分；
3）误差大于1.5m，扣10分。10来自2缺陷数量判定
1）少判一个轻微缺陷，扣10分；
2）少判一个严重缺陷，扣15分；
3）少判缺陷数量大于1个，扣20分；
20
3
缺陷位置判定
1）误差小于0.5m，不扣分；
2）误差在0.5m~1m范围内，扣5分；
3）误差大于1m，扣10分。
低应变基桩完整性检测评分标准
组号：姓名：开始时间：结束时间：
序号
项目
内容及要求
分值
扣分
一、仪器准备（3分）
1
信号采集及处理仪
有检定证书或检定标识，并在有效期内。
2
2
激振设备
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。
0.5
3
其他
耦合剂、钢尺、画线笔、毛刷等。
0.5
4）越级判定扣10分。（如Ⅰ类判为Ⅲ类）
10
6
应力波采集
应力波数量、质量不利于基桩完整性判定，扣10分。
10
五、其他（4分）
1
报告填写
正确填写检测报告
2
2
上交资料
原始记录（1分）；检测报告（1分）
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第三章 现场测试技术
波形分析
单击选 择桩底 类型
定桩后出现的桩底类型选择界面
第三章 现场测试技术
移动到 认为有 缺陷的 位置单 击鼠标 左键确 定缺陷 位置
波形分析
计算出 的缺陷 位置
定桩底后 自动化出 的模拟桩 图形
第三章 现场测试技术
传感器安装
传感器耦合 黄油耦合
橡皮泥耦合
口香糖耦合
使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好
第三章 现场测试技术
程序设置
在开始检测之前必须根据不同桩 的情况对程序进行设置，下面给 出一个例子来学习整个的检测过 程的软件操作，注意：以下只讲 解了在检测过程中常用的功能， 其他功能及程序中出现的参数请 仔细阅读软件操作说明书，这里 不一一详细说明。
第一章 基本概念及检测原理
T1
V
应力波在桩中的传播
T
T2
T3
T4
L1
整桩平均波速C：
C=2L÷（T4－T1）
扩径位置L1：
L
L1=C×（T2－T1）÷2
L2
扩径范围（L2－L1）：
（L2－L1）= C×（T3－T2）÷2
第一章 基本概念及检测原理
检测原理
检测原理
利用应力波在桩中传播时，当桩 身的波阻抗发生变化会产生反射 的原理，通过分析反射波的幅值、 相位、到达时间，得出桩缺陷的 大小、性质、位置等信息，最终 对桩基的完整性给予评价。
低应变基桩完整性检测
低应变基桩完整性检测
目录
第一章 基本概念及检测原理 第二章 检测系统 第三章 现场检测技术
第四章 实测波形汇编
第一章 基本概念及检测原理
目录
第一节 应力波基本概念
第二节 应力波在桩中的传播 第三节 低应变的检测原理
第一章 基本概念及检测原理
基本概念
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： Z CA
第三章 现场测试技术
仪器连接
分体机
交流电源接线
第三章 现场测试技术
仪器连接
分体机后面板接线
第三章 现场测试技术
仪器连接
加速度传感器连接
第三章 现场测试技术
仪器连接
速度传感器连接
第三章 现场测试技术
仪器连接
一体机速度传感器连接
第三章 现场测试技术
传感器安装
传感器放置距桩心2/3 ~3/4R处且安装位置 要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面
V T
桩底 反射
桩 截 面 减 小
L
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在波阻抗减小桩中的传播
缩径 反射， 与入 射波 同相
T V
扩径 反射， 与入 射波 反相
桩 缩 径
L
桩 底 反 射
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在波阻抗增大桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理
第三章 现场测试技术
疑问解答
Q：脉冲频率或滤波频率较低队浅部缺陷判断有无影响？ A：当桩身浅部有缺陷，其反射波的频率较高。
若桩身深部也存在缺陷，其反射波在桩端面反后经 浅部缺陷处又会产生反射。当脉冲频率或滤波频率 较时，高频反射波部分会丢失，导致实测信号矢真， 可能造成误判。所以建议尽量用高频信号来测桩， 当遇到长桩时请用高频、低频相结合测试。
第三章 现场测试技术
单击确定缺陷类型
波形分析
单击确定缺陷程度
定缺陷位置后出现的缺陷类型选择界面
第三章 现场测试技术
波形分析
自动 化出 的缺 陷示 意图
完整性 的评价
单击进入 打印界面
第三章 现场测试技术
波形打印
单击进 行打印
点击打印后出的打印信息预览界面
第三章 现场测试技术
波形打印
打印确 定后出 来的打 印提示， 当分析 完四根 桩的波 形后并 都打印 确定后 打印机 才开始 输出
现场采集注意事项
•桩头的处理平整
•传感器安装紧密
•采集完数据存盘
第三章 现场测试技术
波形读取
选文 件夹
选文 件名
单击完 成读取
第三章 现场测试技术
波形处理
单击进入 处理界面
第三章 现场测试技术
波形处理
原始 波形
低通 800Hz 处理后 的波形
单击完成处理
第三章 现场测试技术
波形分析
计算 波速
第一章 基本概念及检测原理
检测原理
低应变检测的局限 •不能提供单桩承载力
•对小缺陷灵敏度不高
•无法检测桩底沉渣
第二章 低应变检测系统
目录
第一节 传感器 第二节 采集仪器 第三节 软件简介
第二章 低应变检测系统
传感器
速度传感器
加速度传感器
第二章 低应变检测系统
组合手锤
第二章 低应变检测系统
采集仪
土层磨阻对桩底反射有衰减
土层变化对应力波有影响
硬土层变为软土层与缩颈信号相似 软土层变为硬土层与扩颈信号相似
解决方案：
1. 利用指数放大 2. 了解土层参数（或地质资料）
第三章 现场测试技术
疑问解答
Q：加速度计与桩面用什么方法耦合较好？ A：由于桩面凹凸不平，且有砂石，再加上电缆
线的拉作用，用黄油往往达不到好的耦合效果。在 桩头滴少许502胶，再将指头大小、粘性较好的橡 皮泥压入桩面，然后再将加速度计旋入橡皮泥，这 样耦合就会好些。
第三章 现场测试技术
信号采集
按前次操作完成第二次采集
第三章 现场测试技术
信号采集
完成第三次采样
第三章 现场测试技术
信号采集
当三次采集的波形基本一致，桩底清晰，请点击 “存盘”按键进行波形的存储。
第三章 现场测试技术
波形存盘
键入文 件名称
单击完 成保存
此时已完成一根桩的现场测试
第三章 现场测试技术
T V
入射波 与反射 波反相
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在固定端完整桩中的传播
V T
桩 嵌 岩
L
桩底 反射， 与入 射波 反相
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在波阻抗减小桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在波阻抗减小桩中的传播
入射波 与反射 波同相
：密度；C：应力波速；A：桩横截面积。
一维直杆：d<<L的杆件
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在桩中的传播
振源：手锤锤击桩端面。点振源 传播介质：桩L远大于桩径。一维 直杆 传播：应力波以锤击点为中心半球 向外传播，当应力波传播至桩身一 定距离S后（一般S>1D-2D），波 振面才近似为平面。此时手锤锤击 桩端认为是应力波在一维杆件中竖 直方向传播
第三章 现场测试技术
程序设置
单击设置进 入设置界面
进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界面
第三章 现场测试技术
仪器与笔记 本电脑通讯 速率，586以 上请选57600
程序设置
外接传感器设置， 请与传感器接的 通道和类型一致 预设桩长 预设波速：
仪器与笔记 本电脑通讯 口设置，视 电脑串口设 置而定，有 COM1-6供选
第三章 现场测试技术
疑问解答
Q：反向过冲较大是否信号较差？
A：在实测信号中，我们往往会发现脉冲信号结
束后有一个较大反向信号。导致反向过冲较大的因 素较多，除了电缆线过长、电荷放大器电感及电容 等参数不当、锤击点位置及锤击脉冲频率、传感器 幅频及相频特性外，还有桩身阻抗变化影响，如： （1）当桩头部分混凝土强度较低时，应力波遇强 度较高混凝土时会产生反向反射；（2）桩头附近 波阻抗增大；（3）桩头附近波阻抗变小，由于锤 击频率或滤波频率太低，高频成份被滤掉，此时， 往往也会出现反向过冲这种现象。
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
一维杆应力波波动方程
方程：
u 2 u c 0 2 2 t x
2 2
C E 0
其物理意义就是应力波在桩身中的传播速度。
u
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在自由端完整桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
第三章 低应变检测影响因素
目录
RSM—24FD分体机
第二章 低应变检测系统
采集仪
RSM—24FDN一体机
第二章 低应变检测系统
软件简介
主操作界面
第二章 低应变检测系统
软件简介
设置界面
第二章 低应变检测系统
软件简介
打印高级设置界面
第二章 低应变检测系统
软件简介
波形处理界面
第二章 低应变检测系统
软件简介
打印信息预览界面
第三章 现场测试技术
应力波在自由端完整桩中的传播
T
V
入射波 与反射 波同相
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在自由端完整桩中的传播
桩 在 自 由 端
桩底 反射， 与入 射波 同相
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在固定端完整桩中的传播
第一章 基本概念及检测原理
应力波在桩中的传播
应力波在固定端完整桩中的传播