桩基动测检测材料
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中铁一局沪昆客专长昆湖南段八标基桩检测培训
低应变反射波法
胡庆勋 编著
二○一一年四月
国内低应变法遵循的规范、规程
1、铁路工程基桩检测技术规程（TB102182008）
2、公路工程基桩动测技术规程（JTG/TF8101-2004）
3、建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）
目录
• 一、适用范围（目的） • 二、理论基础 • 三、仪器设备 • 四、现场检测技术 • 五、检测数据分析与判定 • 六、检测报告 • 七、工程实例
三、仪器设备
1．检测系统包括信号采集及处理仪、传感器、激 振设备和专用附件。
2．信号采集及处理仪规定 （1）数据采集装置的模-数转换器不得低于12位。 （2）采样间隔宜为10～500μs,可调。 （3）单通道采样点不少于1024点。 （4）放大器增益宜大于60dB，可调，线性度良 好。
（5）多通道采集系统具有一致性，基振幅偏差应 小于3%，相位偏差应小于0.1ms。
（3）加速度传感器的安装谐振频率应大于10kHz， 速度传感器的安装谐振频率应大于1.5kHz。
4．激振设备的规定
根据桩型和检测目的，激振设备采用不同材质 和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率和 能量。
四、现场检测技术
1．检测前准备工作 （1）进行现场调查，搜集工程地质资料、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，明确被检测桩号。
• 低应变反射波法
一、适用范围（目的）
本方法是通过分析实测桩顶速度响应信号 的特征来检测桩身的完整性，判定桩身缺陷性 质、位置及影响程度，判断桩端嵌固情况。
基本原理：在桩身顶部进行竖向激振，弹性 波沿桩身向下传播。当桩身存在明显波阻抗差 异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位） 或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将 产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理， 可识别来自不同部位的反射信息，据此计算桩 身波速、判断桩身完整性及混凝土质量，还可 以根据视波速偏高对桩的实际长度加以核对。
④明确被检测桩号：不能张冠李戴，造成被动。
（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。
①激振设备：力锤、力棒； 锤头或锤垫材料选 用工程塑料、高强度尼龙、铝、铜、铁、锤垫用 橡皮；锤的质量从几百克到几十千克。
百度文库
通过反射波相位特征来判断桩身缺陷的具体
类型具有一定困难。因此本方法在应用中应结 合工程地质资料、施工技术资料（异常情况）、 桩型、施工工艺等资料，通过综合分析来对桩 身的缺陷及类型作出定性判定。
二、理论基础
基桩质量是波动理论为基础的，根据基本假定条件， 将桩简化为一维弹性直杆建立力学模型进行计算。 1、假设条件： （1）视桩为一维弹性直杆； （2）假定基桩为均质材料构成，其各物理参数如 弹性模量、质量密度为常数（及向同性），且横截面 在受力时保持平面（刚体）； （3）忽略了桩的内外阴尼和表面摩擦力的影响， 桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹 簧代替。
②激振设备选择：根据检测对象，短桩和浅部缺 陷的桩，选用刚度较大的锤，产生的入射波的脉 冲较窄，频率较高，分辨率高。缺点：能量衰减 快，检测深度小。长桩和深部缺陷的桩，选用刚 度较小的锤，入射波的脉冲较宽，频率较低，传 播距离较大，检测深度大。缺点：分辨率较低， 较小缺陷发现不了。
（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。
3．传感器的性能规定
（1）传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速 度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号 的频带范围。
（2）加速度传感器的电压灵敏度应大于100mV/g， 量程不小于50g。速度传感器的灵敏度不小于 300mV/cm·s-1 30Hz，传感器灵敏度选择原则在 满足频响范围的前提下，尽可能地选择灵敏度较高的 传感器。
桩顶面条件的好坏直接影响测试信号的质量和对 桩身完整性判定的准确性，要求被检桩的桩顶面 混凝土质量、截面尺寸与桩身设计条件基本相同， 并且干净无积水。
①灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的 安装及锤击所产生的弹性波在桩顶部分的传播， 因此必须清除干净，以露出干净的混凝土表面为 准。
②预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结合 密实时，可不进行处理，若有松动和破损现象， 必须用电锯截除，不可凿除；
1、会对周围产生不同程度的挤土效应，严重的将会引起土体隆 起和接桩部分脱焊； ①基坑开挖造成土体应力释放、土体
2、基坑开挖后检测 位移 桩倾斜、断裂； ②开挖过程中，机械对桩的破坏。 ①避免超灌部分的质量
3、应在桩顶设计标高检测 问题造成误判 ②后期开挖桩头处理对桩身的破坏
2、建立波动方程（略）
3、波动方程的解 △f =fn+1－fn= Vc / 2L （n=0, 1, 2, …）
根据频率和周期的关系得到： Vc= 2L· △f =2L/ △T 瞬态动测法，就是根据一维弹性杆纵向振动的这
一特性，利用传播周期△T或各阶频率间隔△f、纵 应力波Vc和桩长L三个参数之间的固定关系，作 为桩基质量检验的重要依据之一。三个参数之中， 只要知道两个就可以确定出第三个。
①搜集工程地质资料了解桩和桩周土的刚度比大 小、桩侧土阻尼大小、影响波形特征、影响检测 深度，采取适当的措施，帮助正确地进行波行分 析。
②基桩设计图纸：了解桩型、设计砼强度、承载 力、基础类型，分析缺陷影响程度时参考。 ③施工记录和监理日志：
了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，做 到有的放矢，最终尽可能正确地分析出缺陷的类 型。
③检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台断 开，避免因垫层或承台连接造成波的散射，使波 形复杂化。
④测点和激振点磨平问题。
（4）应测量并记录桩顶截面尺寸。 ①确定检测点数
目的 ②帮助分析判断
（5）混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d以后进行。 建设部和铁道部规定：至少达到设计强度的70%， 且不小于15MPa. （6）打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完后 进行。
低应变反射波法
胡庆勋 编著
二○一一年四月
国内低应变法遵循的规范、规程
1、铁路工程基桩检测技术规程（TB102182008）
2、公路工程基桩动测技术规程（JTG/TF8101-2004）
3、建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）
目录
• 一、适用范围（目的） • 二、理论基础 • 三、仪器设备 • 四、现场检测技术 • 五、检测数据分析与判定 • 六、检测报告 • 七、工程实例
三、仪器设备
1．检测系统包括信号采集及处理仪、传感器、激 振设备和专用附件。
2．信号采集及处理仪规定 （1）数据采集装置的模-数转换器不得低于12位。 （2）采样间隔宜为10～500μs,可调。 （3）单通道采样点不少于1024点。 （4）放大器增益宜大于60dB，可调，线性度良 好。
（5）多通道采集系统具有一致性，基振幅偏差应 小于3%，相位偏差应小于0.1ms。
（3）加速度传感器的安装谐振频率应大于10kHz， 速度传感器的安装谐振频率应大于1.5kHz。
4．激振设备的规定
根据桩型和检测目的，激振设备采用不同材质 和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率和 能量。
四、现场检测技术
1．检测前准备工作 （1）进行现场调查，搜集工程地质资料、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，明确被检测桩号。
• 低应变反射波法
一、适用范围（目的）
本方法是通过分析实测桩顶速度响应信号 的特征来检测桩身的完整性，判定桩身缺陷性 质、位置及影响程度，判断桩端嵌固情况。
基本原理：在桩身顶部进行竖向激振，弹性 波沿桩身向下传播。当桩身存在明显波阻抗差 异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位） 或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将 产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理， 可识别来自不同部位的反射信息，据此计算桩 身波速、判断桩身完整性及混凝土质量，还可 以根据视波速偏高对桩的实际长度加以核对。
④明确被检测桩号：不能张冠李戴，造成被动。
（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。
①激振设备：力锤、力棒； 锤头或锤垫材料选 用工程塑料、高强度尼龙、铝、铜、铁、锤垫用 橡皮；锤的质量从几百克到几十千克。
百度文库
通过反射波相位特征来判断桩身缺陷的具体
类型具有一定困难。因此本方法在应用中应结 合工程地质资料、施工技术资料（异常情况）、 桩型、施工工艺等资料，通过综合分析来对桩 身的缺陷及类型作出定性判定。
二、理论基础
基桩质量是波动理论为基础的，根据基本假定条件， 将桩简化为一维弹性直杆建立力学模型进行计算。 1、假设条件： （1）视桩为一维弹性直杆； （2）假定基桩为均质材料构成，其各物理参数如 弹性模量、质量密度为常数（及向同性），且横截面 在受力时保持平面（刚体）； （3）忽略了桩的内外阴尼和表面摩擦力的影响， 桩周土对桩的约束和支承作用，集中由桩底的一个弹 簧代替。
②激振设备选择：根据检测对象，短桩和浅部缺 陷的桩，选用刚度较大的锤，产生的入射波的脉 冲较窄，频率较高，分辨率高。缺点：能量衰减 快，检测深度小。长桩和深部缺陷的桩，选用刚 度较小的锤，入射波的脉冲较宽，频率较低，传 播距离较大，检测深度大。缺点：分辨率较低， 较小缺陷发现不了。
（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。
3．传感器的性能规定
（1）传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式速 度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号 的频带范围。
（2）加速度传感器的电压灵敏度应大于100mV/g， 量程不小于50g。速度传感器的灵敏度不小于 300mV/cm·s-1 30Hz，传感器灵敏度选择原则在 满足频响范围的前提下，尽可能地选择灵敏度较高的 传感器。
桩顶面条件的好坏直接影响测试信号的质量和对 桩身完整性判定的准确性，要求被检桩的桩顶面 混凝土质量、截面尺寸与桩身设计条件基本相同， 并且干净无积水。
①灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的 安装及锤击所产生的弹性波在桩顶部分的传播， 因此必须清除干净，以露出干净的混凝土表面为 准。
②预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结合 密实时，可不进行处理，若有松动和破损现象， 必须用电锯截除，不可凿除；
1、会对周围产生不同程度的挤土效应，严重的将会引起土体隆 起和接桩部分脱焊； ①基坑开挖造成土体应力释放、土体
2、基坑开挖后检测 位移 桩倾斜、断裂； ②开挖过程中，机械对桩的破坏。 ①避免超灌部分的质量
3、应在桩顶设计标高检测 问题造成误判 ②后期开挖桩头处理对桩身的破坏
2、建立波动方程（略）
3、波动方程的解 △f =fn+1－fn= Vc / 2L （n=0, 1, 2, …）
根据频率和周期的关系得到： Vc= 2L· △f =2L/ △T 瞬态动测法，就是根据一维弹性杆纵向振动的这
一特性，利用传播周期△T或各阶频率间隔△f、纵 应力波Vc和桩长L三个参数之间的固定关系，作 为桩基质量检验的重要依据之一。三个参数之中， 只要知道两个就可以确定出第三个。
①搜集工程地质资料了解桩和桩周土的刚度比大 小、桩侧土阻尼大小、影响波形特征、影响检测 深度，采取适当的措施，帮助正确地进行波行分 析。
②基桩设计图纸：了解桩型、设计砼强度、承载 力、基础类型，分析缺陷影响程度时参考。 ③施工记录和监理日志：
了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况，做 到有的放矢，最终尽可能正确地分析出缺陷的类 型。
③检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台断 开，避免因垫层或承台连接造成波的散射，使波 形复杂化。
④测点和激振点磨平问题。
（4）应测量并记录桩顶截面尺寸。 ①确定检测点数
目的 ②帮助分析判断
（5）混凝土灌注桩的检测宜在成桩14d以后进行。 建设部和铁道部规定：至少达到设计强度的70%， 且不小于15MPa. （6）打入或静压式预制桩的检测应在相邻桩打完后 进行。