(整理)基桩低应变检测技术.

基桩低应变检测技术

（祝龙根，同济大学） 2008/11/18

一、引言

1. 建筑基桩检测的现行技术规范

（1）上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程(DGJ08-218-2003)》，2003年

（2）上海市工程建设规范《地基基础设计规范（DGJ08-11-1999）》，1999年

（3）中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范(JGJ06-2003)》，2003年

2. 建筑基桩（桩基中的单桩）的主要检测内容如下：

(1) 桩基的承载力，包括：竖向抗压承载、抗拔承载力和水平承载力。

(2) 基桩的完整性。

3. 何谓基桩的完整性？

反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合指标。

4. 检测基桩完整性的常用方法

(1) 低应变法；

(2) 高应变法；

(3) 超声波透射法；

(4) 钻孔取芯法等。

5. 何谓低应变法？

在桩顶施加低能量的荷载，实测桩顶速度（或同时实测力）的响应，通过时

域或频域分析，判定桩身完整性的检测方法。

6. 低应变法检测桩身完整性的主要方法

(1) 弹性波反射法；

(2) 机械阻抗法；

(3) 超声波透射法。

7. 何谓弹性波反射法？

根据反射波与入射波的波形特征、幅值、相位、频率的比较，对混凝土桩的完整性作出判别的一种方法。

8. 弹性波反射法检测桩身完整性的检测仪器布置框图

P35 图8.3.2

9. 低应变法检测桩身完整性的适用范围

（1）本方法适用于在上海地区应用的各种混凝土预制桩、灌注桩的完整性检测，判定桩身是否存在缺陷、缺陷程度及其位置；

（2）本方法检测缺陷的有效深度，40m以上的长桩宜按长径比不大于50控制，对任何类型超长桩，宜慎重使用；

（3）不能检测桩基承载力、桩身混凝土强度、桩长。

10. 低应变法检测桩身完整性最终提示的检测成果

P7, 3.0.7条

二、弹性波反射法

1. 桩身完整性时域检测方法

(1) 弹性波在桩内的传播规律 1) 阻抗、界面的基本概况 a) 阻抗

阻抗ρ⋅⋅=C A Z )/(m S kN ⋅

式中：

A ——桩身横截面积)(2m ；

ρ——桩身质量密度(342/,/m kg m S kN ⋅)；

g

r =

ρ； r ——桩身的重度)/(3m kN ； g ——重力加速度()/2S m ；

C ——纵波在桩身内传播速度)/(S m 。 b) 界面

阻抗发生变化的部位称之为界面。 产生界面的原因？桩身出现缺陷。 灌注桩——缩颈、扩颈、夹泥、离析等。

砼预制桩——裂缝、断裂、空洞、蜂窝、接桩质量差等。 (2) 弹性波在界面处的反射、透射

图(1) 基桩示意图

I ——入射波； R ——反射波； T ——透射波。

“波”——振动能量的传播方式。

T R I V V V 、、速度；

T R P

P P I 、、射波、透射波在界面处引起的作用力。由于，界面两侧力、速度相等，T R I P P P =+ --------------(1) T R I V V V =+ --------------(2)

由波阵面动量守恒条件可得：

2

221111

11C A P C A P C A P T

R I ρρρ=-

-------------- (3)

联立求解(1)、(3)式，则得：

I R P Z Z Z Z P 2

11

2+-=

-------------- (4)

I R V Z Z Z Z V 2

11

2+--

= --------------(5)

I T P Z Z Z P 2

12

2+=

--------------(6)

I T V Z Z Z V 2

11

2+=

--------------(7)

若令： 阻抗比2

1

Z Z i =

111C ⋅⋅ρ

222C ⋅⋅ρ

图(2) 弹性波在界面处反射、透射

反射系数i i

Z Z Z Z F +-=+-=

112112

透射系数i

Z Z Z T +=+=

12

2212

则式(4)~(7)变成为：

I R FP P = --------------(8) I R FV V -= --------------(9) I T TP P = --------------(10) I T iTV V = --------------(11) (3) 应用反射波检测桩身缺陷

1) 桩身缺陷和反射波与入射波之间相位关系

a) 若桩身截面积不变，但出现缺陷（如：夹泥、离淅、裂缝等），此时，2

Z ＜1Z ，F ＜0，则：

R V 与I V 同号，亦即桩顶处反射波引起的质点振动速度与入射波引起的质点振动速度同相，俗称“同相起点”。

b) 若桩身出现缩颈，亦即12A A <，此时12Z Z <、0

R V 与I V 同号，亦即桩顶处反射波引起的质点振动速度与入射波引起的质点振动速度同相，俗称“同相起跳”。

c) 若桩身出现扩颈，亦即，此时，12A A >，12Z Z >、0>F ，则：

R V 与I V 符号相反，亦即桩顶处反射波引起的质点振动速度与入射波引起的质点振动速度反相，俗称“反相起跳”。

d) 桩端也是一个界面，一般情况下持力层的阻抗2Z 小于桩身的阻抗1Z ，此时12Z Z <、0

R V 与I V 同号，亦即桩顶处反射波引起的质点振动速度与入射波引起的质点振动速度同相，俗称“同相起跳”。