桩基检测技术总结汇总.docx

桩基检测技术总结 一、低应变检测分析判定 1、钻孔灌注桩常见质量通病 ①泥浆护壁的钻孔灌注桩，桩底沉渣过厚； ②水下浇注混凝土时，施工不当如导管下口离开混凝土面、混凝土浇注不连续时，桩身会出现断桩的现象，而混凝土搅拌不均、水灰比过大或导管漏水会产生混凝土离析； ③当泥浆相对配置不当、地层松散或呈流塑状，或遇承压水层时，导致孔壁不能直立而出现踏孔时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩颈或断桩的现象 2、检测目的 检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别 3、桩身完整性 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、检测方法 弹性波反射法 5、检测范围 规则截面混凝土桩且桩径应小于2.0m；桩长一般不大于40m 6、测试原理 一般嵌入地层的基桩具有较大的长径比，可近似看作一维弹性杆件，当在桩头施加一机械脉冲力F(t)时，桩顶在发生阻尼振动的同时，将产生一弹性波，并沿桩身向下传播当波传至桩底或桩身某一缺陷时，由于这些部位均存在明显的波阻抗差异(形成波阻抗界面)，因此在这些波阻抗界面上除一部分弹性波以透射波的形式往下传播和被介质吸收外，另一部分能量以反射波的形式往上传播。

而反射波的走时和振幅、相位、频响等运动学特征和动力学特征不仅与桩底、桩间缺陷位置有关，而且与缺陷性质、类型密切相关因此，在桩头激振的同时，用安置在桩头的检波器接收来自桩底、桩间的反射信号及桩土体系的振动信号，同时进行滤波放大和必要的数据处理，就能获得桩间缺陷位置与性质等方面的参数，确定桩身缺陷位置、性质 7、检测数据分析与判定 ①桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合地质资料、 施工资料和波形特征等因素进行综合分析判定 ②桩身波速平均值的确定： 1）当桩长已知、桩底反射信号明显时，选取相同条件下不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速按下式计算桩身平均波速： ∑==n i i m c n c 11 T L c i ?×= 10002 f L c i ??=2 式中 m c —桩身波速平均值(m/s)；i c —参与统计的第i 根桩的桩身波速值 (m/s)；L —测点下桩长(m)；T ?—时域信号第一峰与桩底反射波峰间的时间差(ms)；f ?—幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差(Hz)，计算时不宜取第一与第二峰；n —参与波速平均值计算的基桩数量(n ≥5)。

2）当桩身波速平均值无法按上款确定时，可根据本地区相同桩型及施工工艺的其它桩基工程的测试结果，并结合桩身混凝土强度等级与实践经验综合确定 不同混凝土强度等级的反射播波速经验值 混凝土强度等级 应力波波速范围（m/s ） C20 3000～3400 C25 3400～3700 C30 3700～3900 C40 3900～4100 经验值是针对普通混凝土提出的，仅供参考高性能混凝土、添加粉煤灰及其他添加剂的混凝土波速与强度等级关系还有待于进一步研究 3）如具备条件，可制作同混凝土强度等级的模型短桩测定波速，也可根据钻取芯样测定波速，确定基桩检测波速时应考虑土阻力及其它因素的影响 ③桩身缺陷位置应按下列公式计算： c T L ???= '20001 ' ' 21'f c L ??= 式中'L —测点至桩身缺陷的距离(m)；'T ?—时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差(ms)；'f ?—幅频曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差(Hz)；c —桩身波速(m/s)，无法确定时用m c 值替代。

另国家规范要求m c 取值的离散性不能太大，即 ∣C i –C m ∣/ C m ≤5% ④ 桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按规定和表所列实测时域或幅频信号特征进行综合判定 表 桩身完整性判定 类别 时域信号特征 幅频信号特征 Ⅰ 2L/c 时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差L c f 2/≈? Ⅱ 2L/c 时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波 桩底谐振峰排列基本等间距，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差L c f 2/'>? Ⅲ 有明显缺陷反射波，其它特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间 Ⅳ 2L/c 时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波； 或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波； 或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长 桩底谐振峰排列基本等间距，相邻频差L c f 2/' >?，无桩底谐 振峰； 或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰 注： 1、对同一场地、地质条件相近、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反射波的其它桩实测信号判定桩身完整性类别。

2、对于混凝土预制桩和预应力管桩，若缺陷明显且缺陷位置在接桩位置处，宜结合其它检测方法进行评价 3、不同地质条件下的桩身缺陷检测深度和桩长的检测长度应根据试验确定 断桩曲线 扩径曲线 4.4.4 桩完整性和类别可根据时域频域图形特点结合表4.4.4判定: 1 完整桩时域频域图形的特点(图4.4.4-1、图4.4.4-2) 在时域波形中有桩底反射信号，其反射周期为T ?，波形规则，波程中无其它明显的阻抗变化反射在频域图形中，谱峰排列规律，相邻峰间隔f ?即特征频率基本相等，且f ?＝1/T ?摩擦桩桩底反射波与入射波同相位，且≈1f f ?；嵌岩桩桩底反射波与入射波反相位，且≈1f 0.5f ? 加速度信号： 图4.4.4-1 完整桩时域频域图 速度信号： 完整桩时域频域图 完整桩时域频域图 2 断桩时域频域图形的特点 时域波形和频域波形规则。

在时域波形中反射信号明显并与入射波同相位，反射波周期为'T ?在频域图形中，相邻峰间隔'f ?也基本相等但由平均波速m c 与'T ?算出的桩长'L 比施工桩长要短，即'L

实际检测中，当采用本方法判定桩端嵌固效果差时，应采用静载试验或钻芯法等其它检测方法核验桩端嵌岩情况，确保基桩使用安全 二、应力波简单理论 1、没有扰动就没有波，只有扰动而没有传播的介质也不能形成波，如果介 质是弹性的，形成的就是弹性波 2、在波动过程中，介质中各个质量都只在各自的平衡位置附近作振动，并 不随波动过程传到远处，被传播的是扰动的状态，而不是振动的质点 3、扰动引起的介质质点运动方向与波的传播方向一致或相反的应力波是纵 波，垂直的是横波 4、应力波波长公式 λ=cT= f c =ωπ 2c =k 2π 式中 T ——波动的周期，表示介质质点振动的周期（时间） c ——波传播速度，简称波速，表示单位时间内扰动在介质中 传播的距离（长度/时间） λ——波长，在一个周期内，波传播的距离（长度） f ——频率，单位时间（1秒）内，波前进的波长数，T 1 = f （次/单位时间 ω ——圆频率，频率的2π倍，T 2π ω= （1/时间） k ——波数，圆频率与波速频率之比值，c ω =k （次/单位时间） （1/时间） 5、桩身材料弹性模量公式E= 2c ?ρ 式中 E ——桩身材料弹性模量（kPa ） c ——桩身应力波的传播速度（m/s ） ρ——桩身材料质量密度（t/m 3） 另根据虎克定律弹性模量等于应力与应变之比 E= εσ=A F ?ε 注意应变没有单位 6、桩身阻抗公式 Z= A c ??ρ= c A E 7、桩顶质点运动速度与应变成正比 V= ε?±c 根据E= εσ=A F ?ε及E= 2c ?ρ公式得出 A E F ??=ε= A E ??±ε=±Z ·V 8、应力波在桩不同阻抗界面处的反射和透射 界面上F 和速度V 应分别满足牛顿第三定律和连续条件得出 V I + V R =V T =V F I + F R =F T =F 根据公式A E F ??=ε= A E ??±ε=±Z ·V 得出 V R =I 1 22 1V ( ?+?Z Z Z Z F R =I 1 21 2F ( ?+?Z Z Z Z L 完整性系数1 2 Z Z = β得出 V R =I V )11(?+?ββ F R =I F 11 (?+?ββ 反射系数β βζ+?= 11 R 则得出 V R =I V ??R ζ F R =I F ?R ζ 三、超声波检测分析判定 1、检测目的 检测混凝土灌注桩桩身缺陷位置、范围和程度，判定桩身完整性类别。

2、桩身完整性 反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料。