地基基础检测员培训1.ppt

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1、地基基础检测员培训基桩完整性检测,基桩完整性检测主要内容,第一节 基桩检测预备知识 桩的概念、基桩检测的阶段性、工作程序、报告内容。第二节 桩身完整性检测相关概念 完整性、缺陷、完整性分类、缺陷描述、完整性检测方法。第三节 低应变法 概念、适用范围、仪器设备、理论基础、检测技术、报告等。第四节、声波透射法 概念、适用范围、仪器设备、理论基础、检测技术、报告等第五节、钻芯法 概念、适用范围、设备、检测技术、报告等第六节、检测技术管理规范 GB50618-2011检测技术管理规范相关内容简介,第一节 基桩检测预备知识,1、桩的概念 桩基础中的单桩称作基桩。在土木建筑工程中，桩基础是深基础（还有沉井

2、、地下连续墙等）的一种。桩实质上是埋置于土中的受力杆件，一般用来承受轴向（竖向）压力或上拔力，有时可用来承受水平力，或承受竖向、水平力的综合作用。桩的承载作用取决于其本身的结构强度和桩土之间的相互作用。基桩完整性是影响桩身结构承载力的关键因素。基桩完整性检测是评价基桩施工质量的重要环节。,2、基桩检测的阶段划分 基桩检测的阶段（桩基规范JGJ94-2008第9章）包括：施工前及施工过程、施工后检测。桩的施工后检测包括：基桩完整性检测、桩的承载力检测。,3、基桩检测工作程序,制定检测方案与前期准备,现场检测、数据分析与扩大验证准备,检测结果评价和检测报告,检测工作五部曲,4、基桩检测程序详解,（

3、一）接受委托 委托方有具体的技术要求（明确顾客要求）检测单位的能力满足该技术要求（合同评审）检测项目在资质批准的范围和时限内（合法经营）（二）调查、搜集资料 设计及施工资料（图纸说明、施工工艺、施工记录）地质资料（勘察报告，施工中发现的异常地质现象）场地及交通资料（环境因素、交通条件、社会干扰）最后确定：检测实施的可行性,（三）制定检测方案与前期准备 前期评审和调查确定检测目的、再根据检测目的选择检测方法、根据检测方法编制检测方案 方案内容：工程概况：地理位置，建设规模，地基处理方法，主要设计参数。检测的目的、依据：检测目的就是你要给委托方提供的参数（例如桩的完整性，桩的承载力等，在计量认证附

4、表上有详列），依据是指完成目的参数检测所采用的相关标准（通常为国标，地标在省计量认证时不认可）。检测方法、抽样原则：检测方法是指完成检测目的参数所采用的方法，例如桩身完整性可采用低应变反射波也可采用声波透射法和钻芯法，且完整性检测需要两种及两种以上的方法（3.1.3条）。抽样则根据具体的检测方法要求来选择，例如正常抽样时完整性检测对于柱下承台基桩不应少于1根，而对于非正常抽样（问题和疑问桩、重要桩、工艺特别的桩等）则100%检测（3.3.3条）。检测抽样是一个重要的检测环节，应该有完善的抽样计划和抽样记录。,检测要求：龄期要求：低应变和声透完整性检测强度达到70%并不小于15MPa，钻芯法则为

5、28d或同条件养护试块强度达到设计值。静载试验则除了满足桩身强度达到设计要求外，还应满足不同场地地质条件对休止期的要求（见下表）。场地要求和样品状态要求：检测方法要求的场地条件和样品状态。例如低应变桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行，并应在静载试验前进行、静载试验桩桩头应加固处理并高出试坑底适当高度等。,现场检测流程：记录准备 样品准备 1采样记录 2初步分析 3重复性检验 设备准备 工期要求：应充分考虑样品龄期的要求，在保证试验成 果质量的前提下制定合理的试验工期。安全措施：现场检测期间，除应执行规范的有关规定外，还应遵守国家有关安全生产的规定。当现场操作环境不符合仪器设备使用要求时

6、，应采取有效的防护措施。例如在有防爆要求的环境检测时，应采用防爆设备等。进入施工现场应服从施工现场的安全管理（用电时应由专业人员操作并设防触电装置），佩戴安全防护器具（例如基坑边缘作业应佩戴安全防护绳、戴安全帽等）。,（四）现场检测、数据分析与扩大验证 现场检测应有及时全面的过程记录，以保证可再现试验过程，试验记录应受控。现场检测应及时进行数据分析，以初步确认结果的有效和可靠性，存在异常时应及时查明原因，如属干扰因素，应分析对结果的影响程度，必要时复测。当采用原检测方案确定的方法无法得出准确结论，或原方法出现不适宜时，应组织多方论证，以确定是否进行方案变更以及追加方法或扩大检测的具体措施。例如

7、：声波透射法检测时发生了声测管堵管现象，不能完成全剖面检测时，就需要追加检测方法。CFG桩完整性抽样时有规律性的浅部断桩现象，则需要扩大检测。追加或扩大检测应征求相关单位（委托单位、设计单位、监理单位）意见后作为原检测方案的补充。,扩大验证的条件：动测（低应变、高应变）信号无法准确判定时。扩大验证的方法：浅部缺陷可开挖 预制桩可采用高应变 单孔钻芯法可补充钻芯 低应变反射波可采用其它方法（静载、钻芯、高应变等）静载荷、钻芯法可扩大检测范围 低应变、高应变、声波透射（、类超20%）可扩大检测范围。各方法扩大检测方法分析比较：低应变反射波：开挖、改变检测方法、扩大检测范围 声波透射法：开挖、改变检

8、测方法、扩大检测范围（往往不能实施）钻芯法：扩大检测范围（补充钻芯孔）静载试验：扩大检测范围 高应变：开挖、改变检测方法、扩大检测范围,规范规定,（五）检测结果评价和检测报告 基桩完整性检测在分析结论中用语的差异：,检测报告（JGJ106-2003)委托方名称，工程名称、地点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构型式，层数，设计要求，检测目的，检测数量，检测日期；地质条件描述；检测点数量、位置和相关施工记录；检测方法，检测仪器设备，检测过程描述；检测依据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果；与检测有关的结论。,检测报告（GB50618-2011)委托单位名称，检测的目的和要求，工程名称

9、、结构类型、规模、施工日期、竣工日期及现状等；检测日期，报告完成日期；工程设计、施工及监理单位名称；被检工程以往检测情况概述，检测项目、检测方法及依据标准；抽样方案及数量（附测点图）；检测数据、检测结果、检测结论；主要检测人、审核人、批准人签名；检测机构名称、地址和通讯信息；报告编号和页码标识。,检测报告应包括的要素总结：检测报告内容=概况+“人（检测人员）、机（检测设备）、料（抽样和样品）、法（检测方法）、环（环境条件包括地质条件）”+检测过程记录和分析+结论 记录部分包括的内容很多：图纸资料通常为抽样记录之一，现场照片也构成样品状态记录的一部分，因为记录有再现试验过程的作用，因此记录内容应

10、尽可能全面和及时。一般主要的记录内容应在报告中反映出来。,以上预备知识内容回顾,桩的概念（桩基中的单桩）基桩检测的阶段性（工前、过程、工后）检测工作程序（分五步：委托、搜集、准备、检测、报告）重点：检测工作程序、检测报告内容,第二节 桩身完整性检测相关概念,1、桩身完整性的概念 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定性指标。尺寸变化：扩、缩径 密实性变化：离析、蜂窝、松散 连续性变化：裂隙、夹泥、空洞等2、桩身缺陷的概念 使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩径、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。,4、桩的完整性分类桩身完整性

11、分类的依据：缺陷对桩身结构承载力的影响程度。5、桩身缺陷的描述 缺陷的位置、类型（性质）、程度 对于缺陷的描述应客观，当无法准确判断缺陷的具体类型时，可将缺陷明确为低阻抗反射，并附加上缺陷的程度。例如：在设计桩顶标高以下2.0m有明显的低阻抗反射。位置 程度 类型,6、完整性检测的方法 低应变反射法：俗称声波反射法，波的工作频率处于声波段。声波透射法：俗称超声波法，波的工作频率处于超声波段。低应变法、超声波透射法均通过分析波的时域和频域特性来间接得出桩的完整性类别，并不作是否符合设计要求的判定，故属于非破损间接判定法，教材中称之为“一种半直接法”。钻芯法，直接钻取桩身混凝土芯样来观察和试验混凝

12、土强度，进而判定桩的完整性类别、属于直接判定法。混凝土强度和桩的承载力应作是否满足设计要求的判定。,桩身完整性检测内容回顾,完整性的概念（尺寸密实性连续性指标）缺陷的概念（完整性变差，强度和耐久性降低）完整性分类（四类）缺陷描述（位置，类型、程度：轻微、明显、严重）完整性检测方法（低应变、声波透射、钻芯）,第三节 低应变法,1、低应变法的概念 采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。阻抗：F/V 导纳：V/F 机械阻抗法、水电效应法等均依据阻抗或导纳的频率特性来实现桩的完整性和承载力分析，现已不

13、多见。2、低应变法适用范围 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。有效检测桩长范围应通过现场试验确定。对于异形钢桩则不在规范的适用范围内，须加注意。,3、低应变法的特点、操作方便、效率高，属于快速普查桩的施工质量的一种半直接法。、与静载试验和钻芯法等直接方法相比，动测法检测速度快、费用低、检测覆盖面广。、低应变法激振能量小，作用荷载远小于桩的使用荷载，产生的应变很小，不足以使桩产生贯入度（或桩土之间不产生相对位移。因此低应变检测只用于桩身完整性检测，用于承载力检测时则理论依据不充分。4、低应变方法的分类 反射波法、机械阻抗法、动力参数法、水电效应法、声波透射法等,5、低应变

14、仪器设备、仪器组成 由低应变激振设备+动测仪组成。动测仪的构成及特点：上位机：小尺寸、低功耗、一体化、高可靠性的工业级微机，包括主板和液晶屏、显卡、内外存、外部接口、交直流电源、通用操作系统。下位机：采集板（模块）、适调线路板（模块）等构成。软件：采集软件、分析软件、资料处理软件等。,、激振设备 激振设备分为瞬态和稳态两种。瞬态激振设备：手锤和力棒（常用），电火花震源及超磁震源（多用于声波CT检测桩身缺陷的空间分布）等。、耦合剂和锤头、锤垫 耦合剂：应有利于波的传递，可用油脂耦合。锤头或锤垫：材料软硬影响着锤击脉冲的频谱形态和力脉冲的作用时间。硬质材料高频成分丰富、软质材料低频成分丰富。高频成

15、分丰富利于提高信号的浅部分辨率，而低频成分丰富，可提高测试深度。,6、低应变反射波法的理论基础1）、波动方程及其解 弹性纵波在一维自由杆中的传播理论波动方程简单推导：其中横截面积为A，弹性模量E，质量密度为。同理，设杆件周围介质为均质，且弹性系数为k，粘滞阻尼系数为时，波动方程变成：,Adx,设边界条件u|t=0=(x),一维弹性自由杆的解可通过特征线代换解出通解：U(x,t)=f1(x+ct)（上行波）+f2(x-ct)（下行波）特解：非自由杆的解可用欧拉公式构造成显式函数，解出位移表达式：速度解：,2）、波动方程求解得到的结果、k=0，=0即一维线弹性自由杆 波速与频率无关，无频散，波无衰

16、减。、k0，=0即有弹性约束，无粘滞阻尼 波速与频率有关，有频散，波无衰减。、k0，0即有弹性约束和粘滞阻尼 波速与频率有关，有频散，波发生衰减。、粘滞阻尼越大，波的衰减越快。、波的频率越高，则衰减越快。实际的基桩是埋设在非均质的土中即k=k(x)，=(x),因此其解的形式更加复杂，目前只能通过数值模拟方法获得其数值解，但其规律应该更接近于k0，0的情形。,3）、行波法求解桩底和桩间反射规律、自由端反射 自由端合力为零，则P=-P故力波反相，而ZV-ZV=0，故V=V,速度信号幅值翻倍。、固定端反射 固定端速度为零，则V=V+V=0，故V=-V，显然速度幅值相同极性相反。并且可得P=P，因此P

17、=P+P=2 P，即力波幅值翻倍。,、杆件某截面阻抗变化的反射根据阻抗变化截面处力和速度的连续条件即：P1+P1=P2+P2，V1+V1=V2+V2 将第一个方程中的P1和P2用Z1V1，Z2V2代换，联立方程并设截面处V2还没有产生，解出V1：,4）、低应变时域信号分析依据 表征入射波、反射波和透射波之间的关系的系数：、反射系数R(n-1)/(n+1)、透射系数1-R=2/(1+n)当波从某界面透射再返回该界面，则透射系数：T=(1-R)(1+R)=1-R2 当桩身存在多个界面时，波往返透过中间界面，则透射系数为(1-R12)*(1-R22)*.(1-Rn2)，可见多界面时反射到桩顶的波衰减

18、将很严重。思考：为什么桩身存在多个反射界面时，往往难以测到桩底？,、波阻抗与桩身完整性的关系 Z1/Z2=1C1A1/2C2A2 Z1、Z2为截面两端的广义波阻抗，其中密度和速度C决定了混凝土的密实性和连续性，A反映截面的尺寸变化，因此桩身阻抗能够一定程度上反映桩的完整性指标变化。具体对应关系如下：当Z1Z2时，为低阻抗反射或缺陷类反射，n1，R0，入射波与反射波极性相同；当Z1Z2时，为高阻抗反射或非缺陷类反射，n1，R0，入射波与反射波极性相反。透射波不改变入射波的符号。,7、反射波阻抗类型识别 1）、桩身存在阻抗差异界面的情况下会发生波反射，低阻抗反射与入射波同极性，高阻抗反射与入射波极

19、性相反。,Z1,Z2,低阻抗,高阻抗,高、低阻抗的二次反射均表现为低阻抗反射,三次反射,2）、在阻抗界面较浅（小于桩长的一半）的情况下，通常在桩底之前会记录到该阻抗截面的二次反射。高阻抗的二次反射表现为低阻抗反射，低阻抗二次反射依然表现为低阻抗反射。这种情况下，很容易将二次反射的特征识别为缺陷，造成误判，尤其对于扩径桩，可能影响到其完整性分类。3）、在浅部多阻抗界面的情况下，多次反射会发生叠加而使反射波变得复杂化，因此第一个阻抗截面的反射可以首先确认阻抗类型，其后的反射如果不能排除多次反射特征，则其阻抗类型将很难准确确定。4）、阻抗变化与反射波特征示例 基于该方法在多阻抗截面时反射波的复杂性，

20、教材中利用特征线（双曲方程通解中xct=称作特征线）法求解波动方程，在给定的输入力脉冲形态下拟合得到了多种桩身截面尺寸变化所产生的桩顶响应信号。以下总结理论计算结果的主要规律。,、脉冲宽度影响浅部阻抗变化的信号特征（图2、3缺陷不好识别，是因脉冲宽度大盲区大所致），为了提高浅部缺陷的识别，应使用窄脉冲（硬质材料激振、硬质或不加锤垫）。关于检测盲区：设脉冲宽度，纵波波速V，则反射波法测试盲区为 V/4。,、当反射信号与多次反射特征类似时，第一个缺陷之后的缺陷往往难以辨认甚至发生误判。（图25-28）等间隔的反射特征：浅部缺陷往往能够形成多次反射，除第1个反射特征能够明确阻抗类型外，其后的反射是否

21、低阻抗反射需仔细甄别,、渐变的阻抗往往不立即产生明显的反射，容易导致对阻抗类型判断的错误，阻抗变化位置也不容易确定（图29-32）。这种情况下应注意信号的不明下拉和上台，并尽可能使激振方式垂直。渐变信号中，桩径逐渐由大变小出现的可能性更多些。,5）、应加注意的几种典型的信号形态、低频震荡信号或有高频震荡信号叠加的低频震荡信号，往往是浅部断桩的特征，素混凝土桩中多见（与图8、9类似）。在复合地基素混凝土桩检测中，集中出现高频震荡与低频震荡叠加的信号时，多与场地清理作业导致浅部断桩有关。,、浅部扩径信号的二次反射容易误判为缺陷（图5、18）。浅部扩径容易形成多次反射，二次反射表现为低阻抗反射特征，

22、故对于埋深较浅的扩径类反射，其后的低阻抗反射应校核其时差，如果符合等间隔特征时，应慎重判断。,、浅部缺陷的多次反射容易误判为缺陷（图20）这种情况易出现在钻孔灌注桩中，与施工工艺有关。桩基规范（JGJ94-2008）在钻孔灌注桩施工工艺规定中（6.3.5条）规定“泥浆护壁成孔时，宜采用孔口护筒”，“护筒内径应大于钻头直径100mm”，护筒深度1.0-1.5m。如果护筒部分为桩身的一部分，则自然形成低阻抗反射，且容易形成多次反射。,8、低应变法应用限制条件1）、与波长相关的几何尺寸限制 桩径（d）桩长（L）与应力波波长（）的限定关系，一维线弹性杆波动理论有如下假设：L d 实际应用时限定：L/d

23、5，/d5 检测盲区 设脉冲宽度，纵波波速V，则反射波法测试盲区为 V/4。深部盲区：反射波可返回的极限深度。,=Vp/f=4000/(102000)=2400m,采用扭转波进行检测方法的改进 由于扭转波波速低于纵波波速（约为2/3Vp），故采用扭转波检测时可降低盲区范围。扭转波的波阻抗=VI（I为截面惯性矩与桩径的4次方呈正比），而纵波波阻抗与桩径的2次方呈正比，故扭转波较纵波对桩身截面尺寸缺陷有更高的灵敏度。扭转波低阶振型无波速弥散现象，因此可建立波速与强度的关系，评价桩身强度。纵波和扭转波结合，可实现缺陷的程度分析。,扭转波测试实例,扭转波对浅部缺陷的反应,2）、缺陷的定量与类型区分 单

24、一方法尚不能准确定量；缺陷类型只能依据反射系数区分阻抗的变化趋势（变大或变小），多数情况下仅根据反射信号不能准确定性，少数规律性缺陷可定性（如CFG桩清槽时碰断，预制桩接桩位置、已知的工艺性扩缩径等）跟大多数物探方法一样，检测得到的是异常的信号特征，具体缺陷类型，通常情况下需要进一步验证。检测规范对检测结果的判定没有要求区分缺陷类型，可结合地质、工艺、施工情况综合分析，或采取钻芯、静载试验等方法进行补充检测验证。,3）、最大有效检测深度 长径比的限制，可通过试验确定；地质条件的限制，桩土之间的耦合，尤其桩底持力层的耦合条件，有时可能无法取得桩底反射信号。桩底反射与桩身近桩底的缺陷反射（如断桩等

25、）难以准确判定。V=2L/t，Dv=2/t*DL，dv/v=DL/L,如果波速变化1%为正常时，则桩长变化1%也将视为正常范围，因此该方法难以核对桩长。,4）、复合地基竖向增强体检测 增强体类型：柔性桩（砂桩、碎石桩）、半刚性桩（夯实水泥土桩、搅拌桩、旋喷桩）、刚性桩（CFG桩）。低应变检测增强体的适用性：JGJ106-2003规定可测强度不应低于15MPa（设计规范GB50007-2002规定的混凝土强度等级不低于C20，70%强度接近15MPa，因此设计强度应不低于C20）,桩型仅限混凝土桩,如CFG桩（JGJ79-2002及验收规范GB50202-2002也有具体规定)。,9、现场检测技

26、术1）、测试仪器和激振设备 传感器：优先选用自振频率较高的压电式加速度传感器。激振设备：根据要获得的脉冲频谱成分试验选择所需要的锤头或锤垫，另应兼顾桩径的大小，以接近或满足杆件假设的理论条件。2）、桩头处理 灌注桩：应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶表面应平整干净且无积水；应将敲击点和响应测量传感器安装点部位磨平。,3）、测试参数的设定 采样基本参数：采样间隔（或频率）、通频带、记录点数、触发方式。采样间隔设定：可按被测桩的长度(m)的2.5倍设定。推导：设波速C=4000，桩长L，通常标准显示屏满屏点数512点，若桩顶到桩底占屏1/3，则采样间隔=2*L/C/(51

27、2*1/3)=2.9L(us)，占屏2/3时则采样间隔=2*L/C/(512*2/3)=1.5L(us)，故选2.5倍较合理。采样点数：1024点,4）、传感器安装和激振操作 耦合方式 半固体油脂类、橡皮泥、石膏等 激振与接收 激振点与传感器安装点应远离钢筋笼的主筋，以避开钢筋干扰。实心桩安装点在距桩中心约2/3半径R时，所受干扰相对较小；空心桩安装点与激振点平面夹角等于或略大于90时也有类似效果。加大安装与激振两点间距离或平面夹角将造成波速或缺陷定位误差。,激振脉冲的选择：软（材料软）、大（接触面积大）、重（重量大）的锤低频脉冲；硬、小、轻的锤高频脉冲。高频脉冲适宜检测浅部缺陷，提高分辨率，

28、低频脉冲适宜检测深部缺陷，提高检测深度。信号记录：大直径应增加检测点数量，通过各接收点的波形差异，大致判断浅部缺陷是否存在方向性。每个检测点有效信号数不宜少于3个，而且应具有良好的重复性，通过叠加平均提高信噪比。改变激振和接收条件时，应该分别做重复观测（至少三次），尤其在信号特征发生较大差异时应进行排查，以保证信号稳定有效。,10、检测数据分析与判定1）、统计确定桩身波速平均值 前提条件：桩长已知，桩底反射明确，地质条件、设计桩型、成桩工艺相同，桩数不少于5根，桩的类型为类。规范要求：第i根受检桩的桩身波速值 应满足cicm/cm5%存在的问题：纵波的弥散效应，会使波速值产生离散，故参加统计的

29、桩基本条件应尽可能一致。,可选方法：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。教材上介绍的方法：当某根桩露出地面且有一定的高度时，可沿桩长方向间隔一可测量的距离段安置两个测振传感器，通过测量两个传感器的响应时差，计算该桩段的波速值，以该值代表整根桩的波速值。,2）、桩身缺陷位置的计算 时域法：频域法：实际应用中：时域法简单，故应用较多,3）、桩身完整性类别判定 建议：采用时域和频域波形分析相结合的方法进行桩身完整性判定。一般在实际应用中是以时域分析为主、频域分析为辅。缺陷类别属定性判定，需要检测人员结合缺陷出现的深度、测试信号衰

30、减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况等综合分析判定。仅依据信号特征判定桩身完整性容易出现偏差。,11、对于反射波法分析桩身完整性的讨论 1）、桩身缺陷类型和程度能够根据信号准确判定吗？分析：完整性指标包括：截面尺寸、材料密实性、桩身连续性。反射波法对于桩身完整性指标判定依据的是桩身截面阻抗的变化特征，而桩身截面阻抗=密度*速度*截面尺寸，故缺陷应该是反映桩身阻抗变低的反射特征，且有可能是几种指标整体变差的综合反映。三个完整性指标的判定方法：截面尺寸的判断：低/高阻抗反射+缩/扩径的判断 材料密实性判断：低/高阻抗反射+混凝土不均匀的判断 桩身连续性判断：低阻抗反射+桩身的局部或整体

31、断面判断 可见，桩身完整性的判断=客观的信号+主观的判断，故反射波法检测结果分析判定的准确性与操作人员的技术水平和实践经验有很大关系。,对于信号中缺陷程度的判断尽管可依据反射特征的轻微、明显来酌定，但同样的缺陷在不同的地质情况、不同的深度条件下，反射强度也会存在差别，故在掌握资料不完整和分析经验不足的情况下，对于缺陷程度的判断也带有一定的人为成分。为了提高主观判定的准确性，分析时应该搜集诸如：桩的类型、尺寸、标高、施工工艺、地质概况、设计参数、桩身混凝土参数、施工过程及异常情况记录等信息。2）、可否采用低应变法检测桩的有效长度、推定桩身混凝土强度、区分缺陷类型？该类问题检测规范无具体规定。但桩

32、长不符合设计要求及混凝土波速降低（排除波速弥散现象）对于桩身结构承载力的发挥是有影响的，当出现桩长和速度异常时建议追加检测方法进行进一步验证。对于缺陷类型的定性可结合所掌握的资料进行，无法准确判定时说明阻抗类型也能说明问题。,3）、低阻抗反射是否都为缺陷？答案是否定的。时域法分类标准中强调缺陷反射的程度，故缺陷反射的确认很重要，但并非所有的低阻抗反射均定性为缺陷反射（如预制打入桩的接缝、灌注桩的逐渐扩径再缩回原桩径的变截面、地层硬夹层影响等），应结合成桩工艺和地质条件综合分析判定反射波的类型。另外一种情况就是浅部扩径的二次反射及浅部缺陷的多次反射会表现为低阻抗反射。但即使存在这种反射特征，在缺

33、陷判定时也应该慎重，以防漏判。,4）、无桩底反射，完整性如何分类？对于无桩底反射的情形，则要排除长径比过大或桩过长等不适宜低应变检测的情况，除此之外，无法测到桩底反射，可能多于桩底持力层坚硬，桩身阻抗与持力层阻抗匹配良好有关（如大直径端承桩）。检测规范3.1.3 条规定桩身完整性宜采用两种或两种以上的检测方法进行检测。因此对于无桩底反射的情形，应结合其它检测方法进行判定。且选用的完整性方法应与低应变法能够形成互补，则可实现桩身完整性类别的判定。除了无桩底反射这种情况外，还有两种情况难以进行完整性分类，即：、实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确评价。、设计桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混

34、凝土灌注桩。出现这种情况，也需要结合其他检测方法进行完整性分类。,12、信号分析中应注意的问题1）、滤波：应尽可能通过震源和激振方式的调整滤除干扰波，数字滤波对信号频谱的改造作用可能影响到分析结果，故不建议采用。2）、检测信号应与搜集到的相关资料并重，地质情况、施工工艺和方法、施工单位的质量管理水平是桩身质量缺陷的诱因。3）、桩身缺陷是否影响桩身结构承载力是确定、类桩的主要因素。桩身结构承载力包括抗压、抗拔、水平，通常桩身浅部缺陷（如10D以内或上半桩身）对抗压、抗拔、水平承载力均有影响，中、深部缺陷主要影响桩的抗压承载力，考虑到上述因素，对于”有明显缺陷反射”的类桩，可采取验证、设计复核的办

35、法，以确定是否进行补强或让步验收。对于桩的完整性检测，规范未要求进行“合格”或“不合格”评定，仅进行完整性分类即可。,4）、对于低阻抗反射定性为缩颈缺陷时应考虑桩基规范（JGJ94-2008）对于桩径允许偏差的规定 当采用开挖验证方法校核是否为缩缩径缺陷时，应参照规范的允许偏差确定。如果是缩径特征，但缩径部位实际桩径满足规范（或设计）要求，则该低阻抗反射就不能判定为缩径缺陷。,13、检测报告内容 除前面检测程序中介绍的报告内容外，低应变完整性检测报告还应包括如下内容：、检测报告应给出桩身完整性检测的实测信号曲线。、桩身波速取值；、桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；、时域信号时段所对应

36、的桩身长度标尺、指数或线性放大的范围及倍数；或幅频信号曲线分析的频率范围、桩底或桩身缺陷对应的相邻谐振峰间的频差。、现场抽样记录：受检桩号、桩位平面图、指定抽样位置时相关人员的见证签字。、必要的建议和说明，如扩大或验证检测的建议。、报告中波形应选用恰当的比例尺，以使波形清晰可辩，每页波形不宜过多。,低应变法内容回顾,低应变法概念（激振+实测曲线+分析完整性）适用范围（检测完整性，缺陷程度位置）低应变法特点（半直接、快速经济、仅测完整性）仪器设备及特点（动测仪、激振设备）现场测试技术检测数据分析判定（缺陷位置、完整性类别）检测报告,第四节 声波透射法,1、声波透射法的概念 在预埋声测管之间发射并

37、接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。混凝土检测的声波频率一般在20250kHz，属超声波频段。2、声波透射法的适用范围 适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置。,3、声波透射法仪器设备 仪器组成：声波仪+换能器 换能器包括：平面换能器、柱状径向换能器、一发双收径向换能器。用于基桩中预埋声测管的检测，则用柱状径向换能器，一般可收发两用，但通常为了提高接收换能器的灵敏度而加前置放大器，此时收发不能换用。,4、声波检测理论基础,1）、振动和波的概念 振动：系统在平衡状态附近进行的往返运

38、动。波动：振动在周围介质中的传播。2）、波的特征量 描述振动特征的量：频率f，周期T，T=1/f 描述波的空间分布的量：波长，波速V 振动量和空间量的关系：V=f=/T,3）、波的分类、纵波Vp：质点振动方向与波的传播方向一致。波在传播过程中对介质形成体积压缩或拉伸，故纵波与介质的压变强度有一定关系，纵波可在弹性介质（包括固体、液体、气体）中传播。、横波Vs：质点的振动方向与波的传播方向垂直。波在传播过程中对介质形成剪切形变，故横波与介质的剪切强度有一定关系。横波只在固体中传播（流体如液体、气体等无剪切强度的介质横波不能传播）。、表面波VR：沿固体表面传播的波。其振动呈椭圆极性，又称地滚波。,

39、4）、无限介质中波与介质弹性常数的关系5）、混凝土中主要类型波之间的数值关系对于混凝土：v=0.20.3，则：Vp=(1.631.87)Vs Vs=1.11VR 即：VpVsVr,6）、杆件中波速与无限介质波速的差别 杆件中波速：无限介质中波速：二者比值：Vp/Vp=0.860.95 故超声波检测得到的波速与低应变发射波法测桩得到的波速大概高10%左右。,7）、波在阻抗界面的反射和透射界面两端阻抗Z1=1V1,Z2=2V2反射系数：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)透射系数：T=2Z1/(Z2+Z1)=1-R波穿过多层介质时：根据能量守恒定律，波穿过的阻抗界面越多，发生反射的能量损失越多，则透

40、射的能量越低，故可通过透射波的强度（幅值）评定混凝土的质量（如连续性和密实性）。另外，声波法检测时，传感器与被测体之间的耦合也会造成透射能量损失，不同的耦合方法则透射系数不同，接收效果也会不同，其中空气耦合透射波能量损失最大，例如声测管与混凝土之间存在缝隙导致接收不到透射波就属于这种情形。,8）、透射波的幅值影响因素波从发射端传递到接收端影响其幅值的因素包括：、激振条件：波的初始振幅与介质的切变模量成反比。介质的速度越高、密度越大，则可激发的初始振幅越小。、波前扩散：波向四周扩散，其波前面能量会随着面积的扩大而越来越小。、吸收衰减：介质的非完全弹性引起波动能量被介质吸收转化为热能消耗。吸收衰减

41、与波的频率和介质性质有关。故可通过波的衰减判断混凝土介质的性质。、界面反射：波穿过不同的阻抗界面会发生波的反射和转换而造成透射波能量损失。、接收条件：传感器特性及灵敏度，记录仪器的特性等。,5、声波透射法检测技术 1）、适用的检测方法 分三种方式：桩内跨孔透射法、桩内单孔透射法、桩外孔透射法。检测规范规定的适用方法为桩内声波跨孔透射法检测。声透法不能推定混凝土强度的原因：a.隐蔽环境混凝土可控性差，强度影响因素太多。b.声波速度不仅受混凝土强度影响，声测管的间距变化也会影响声波速度，桩身内部声测管间距难以准确测量。,c.声速强度关系为幂函数或指数函数关系，声速的误差会被放大到强度推定值，推定结

42、果偏于不安全。因此，检测规范在声波透射法的适用范围中，回避了桩身强度推定问题，只检测灌注桩桩身完整性，确定桩身缺陷位置、程度和范围。另外当桩径太小时，换能器与声测管的耦合会引起较大的相对误差，一般采用声透法时，桩径大于0.6m。,2）、声测管及埋设数量的要求检测规范对声测管埋设有如下要求：a、声测管内径宜为5060mm。b、声测管应下端封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应光滑过渡，管口应高出桩顶100mm以上，且各声测管管口高度宜一致。c、应采取适宜方法固定声测管，使之成桩后相互平行。d、检测规范JGJ106-2003规定:声测管埋设数量应符合下列要求：D800mm，2根管。800mmD

43、2000mm，不少于3根管。D2000mm，不少于4根管。式中 D 受检桩设计桩径。,e、声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置，按下图所示的箭头方向顺时针旋转依次编号。检测剖面编组分别为：1-2；1-2，1-3，2-3；1-2，1-3，1-4，2-3，2-4，3-4。,D800mm,800mmD2000mm,D2000mm,e、不同规范关于声测管埋设数量的差异 建设部颁标准建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003：D800mm，2根管。800mmD2000mm，不少于3根管。D2000mm，不少于4根管。交通部颁标准公路工程基桩动测技术规程JTG/TF81-01-2004：800mmD1500

44、mm，3根管。D1500mm，4根管。标准化协会超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS21:2000600mmD1000mm，2根管。1000mmD2500mm，3根管。D2500mm，4根管。,3）、对声测管材料的要求、有足够的强度和刚度，保证在混凝土灌注过程中不会变形、破损，声测管外壁与混凝土粘结良好，不产生剥离缝，影响测试结果。、有较大的透声率：一方面保证发射换能器的声波能量尽可能多地进入被测混凝土中，另一方面，又可使经混凝土传播后的声波能量尽可能多地被接收换能器接收，提高测试精度。在发射换能器与接收换能器之间存在四个异质界面，水声测管管壁混凝土声测管管壁水，当声测管材料声阻抗介于水和混凝

45、土之间时，声能量的总透过系数较大。目前常用的声测管有钢管、钢质波纹管、塑料管3种。,4）、声测管的连接和埋设 对接口的要求:a、有足够的强度和刚度，保证声测管不致因受力而弯折、脱开；b、有足够的水密性，在较高的静水压力下，不漏浆；c、接口内壁保持平整通畅，不应有焊渣、毛刺等凸出物，以免妨碍接头的上、下移动。接口的连接方式：螺纹联结和套筒联结,螺纹联结,套筒联结,5）、声测管埋设要求：声测管一般用焊接或绑扎的方式固定在钢筋笼内侧，在成孔后，灌注混凝土之前随钢筋笼一起放置于桩孔中，声测管应一直埋到桩底，声测管底部应密封，如果受检桩不是通长配筋，则在无钢筋笼处的声测管间应设加强箍，以保证声测管的平行

46、度。安装完毕后，声测管的上端应用螺纹盖或木塞封口，以免落入异物，阻塞管道。声测管的连接和埋设质量是保证现场检测工作顺利进行的关键，也是决定检测数据的可靠性以及试验成败的关键环节，应引起高度重视。,6）、声测管的其他用途：1）、替代一部分主钢筋截面。2）、当桩身存在明显缺陷或桩底持力层软弱达不到设计要求时，声测管可以作为桩身压浆补强或桩底持力层压浆加固的工程事故处理通道。,6、声波透射法检测程序中应注意的问题 1）、调查、收集待检工程及受检桩的相关技术资料和施工记录。比如桩的类型、尺寸、标高、施工工艺、地质状况、设计参数、桩身混凝土参数、施工过程及异常情况记录等信息。2）、测定仪器系统延迟：按“

47、时距”法对测试系统的延时t0重新标定，并根据声测管的尺寸和材质计算耦合声时tw，声测管壁声时tp。,3）、将伸出桩顶的声测管切割到同一标高，测量管口标高，作为计算各测点高程的基准。4）、向管内注入清水，封口待检。5）、在放置换能器前，先用直径与换能器略同的圆钢作吊绳。检查声测管的通畅情况，以免换能器卡住后取不上来或换能器电缆被拉断，造成损失。有时，对局部漏浆或焊渣造成的阻塞可用钢筋导通。,6）、用钢卷尺测量桩顶面各声测管之间外壁净距离，作为相应的两声测管组成的检测剖面各测点测距，测试误差小于1%。7）、测试时径向换能器宜配置扶正器使换能器居中。换能器的居中情况对首波波幅的检测值有明显影响。扶正

48、器就是用12mm厚的橡皮剪成一齿轮形，套在换能器上，齿轮的外径略小于声测管内径。扶正器既保证换能器在管中能居中，又保护换能器在上下提升中不致与管壁碰撞，损坏换能器。软的橡皮齿又不会阻碍换能器通过管中某些狭窄部位。8）、检测龄期：（检测规范规定）受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。,7、声波透射法的检测步骤1）、步骤 分两步：第一步:采用平测法对全桩各个检测剖面进行普查，找出声学参数异常的测点。第二步：对声学参数异常的测点采用加密测试、斜测或扇形扫测等细测方法进一步检测。2）、平测普查要点、全剖面编码，每一剖面收、发换能器同深度工作。、收发换能器同步长提升（步长不大于0

49、.25m），适时记录和观察声参数的变化情况。、测试过程中，保持仪器设置的采样参数不变。,3）、异常点测试要点：1）、先进行加密平测（换能器提升步长为1020cm），核实可疑点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。2）、再用斜测法对异常点缺陷的严重情况进行进一步的探测。注意事项：1）、斜测时，发、收换能器中心连线与水平面的夹角不能太大，一般可取3040。2）、测试中还要注意声测管接头的影响。,8、声波透射法对桩身缺陷的推断方法 1）、对缺陷位置和范围的确定 通过对对单一检测剖面的平测、斜测结果进行分析，我们只能得出缺陷在该检测剖面上的投影范围。综合分析各个检测剖面在同一高程或邻近高程上的测点的测

50、试结果可大致推断桩身缺陷在桩横截面上的分布范围。,2）、声波透射法在桩身缺陷分析上的优缺点 优点：桩身缺陷的纵向尺寸可以比较准确地检测。缺点：而桩身缺陷在桩横截面上的分布则只是一个粗略的推断。（还有一点，就是无法检测到桩身扩径和轻微的缩径。）3）、声波透射新技术 灌注桩声波层析成像（CT）技术是检测灌注桩桩身缺陷在桩内的空间分布状况的一种新方法。,CT技术简介,CT(Computerized Tomography)技术应用于工程检测与地球物理勘探，具有高精度、定位准确的特点。CT技术依扫描波源的不同派生出多种，诸如声波CT、超声波CT、电磁波CT和电阻率CT等。CT技术广泛应用于地质灾害调查、