桩基检测技术定.pptx

内容内容一、桩基检测概论一、桩基检测概论二、桩的静载试验二、桩的静载试验三、桩的低应变、高应变动力检测三、桩的低应变、高应变动力检测四、声波透射检测四、声波透射检测第1页/共83页一一 基桩分类基桩分类按成桩方法对土层的影响分类：按成桩方法对土层的影响分类：1 1、挤土桩（打入、压入、沉管灌注桩）；、挤土桩（打入、压入、沉管灌注桩）；2 2、部部分分挤挤土土桩桩、微微排排土土桩桩（I I型型、H H型型钢钢桩桩、钢钢板板桩、开口式钢管桩和螺旋桩）；桩、开口式钢管桩和螺旋桩）；3 3、非挤土桩（挖孔、钻孔灌注桩）；、非挤土桩（挖孔、钻孔灌注桩）；按成桩方法对土层的影响分类：按成桩方法对土层的影响分类：1 1、木桩；、木桩；2 2、钢桩；、钢桩；3 3、混凝土桩；、混凝土桩；4 4、组合桩；、组合桩；第2页/共83页基桩分类基桩分类按桩的功能分类：按桩的功能分类：1 1、抗轴向压桩（摩擦桩、端承桩、端承摩擦桩）；、抗轴向压桩（摩擦桩、端承桩、端承摩擦桩）；2 2、抗侧压桩；、抗侧压桩；3 3、抗拔桩；、抗拔桩；按成桩方法分类：按成桩方法分类：1 1、打入桩；、打入桩；2 2、就就地地灌灌注注桩桩（沉沉管管灌灌注注桩桩、钻钻孔孔灌灌注注桩桩、人人工工挖孔灌注桩）；挖孔灌注桩）；3 3、静压桩；、静压桩；4 4、螺旋桩；、螺旋桩；5 5、碎石桩；、碎石桩；6 6、水泥土搅拌桩（深层搅拌桩、粉喷桩）。、水泥土搅拌桩（深层搅拌桩、粉喷桩）。第3页/共83页桩基工程常见的质量问题桩基工程常见的质量问题（1 1）沉管灌注桩）沉管灌注桩1 1、断裂（侧向挤土）；、断裂（侧向挤土）；2 2、拉裂（隆起）；、拉裂（隆起）；3 3、缩颈；、缩颈；4 4、断桩离析；、断桩离析；5 5、吊脚桩；、吊脚桩；（2 2）冲、钻孔灌注桩）冲、钻孔灌注桩1 1、断桩；、断桩；2 2、离析；、离析；3 3、塌孔、缩颈、夹泥；、塌孔、缩颈、夹泥；4 4、沉渣过厚；、沉渣过厚；（3 3）混凝土预制桩）混凝土预制桩1 1、桩桩身身开开裂裂；2 2、桩桩头头打打碎碎；3 3、挤挤折折断断；4 4、破破裂；裂；第4页/共83页桩基检测概论桩基检测概论（二）桩基检测技术是保证桩基质量的重要手段（二）桩基检测技术是保证桩基质量的重要手段施工前的检测、施工中的检测、施工后的检测；施工前的检测、施工中的检测、施工后的检测；常规方法：常规方法：1 1、单桩竖向抗压静载试验；、单桩竖向抗压静载试验；2 2、单桩竖向抗拔静载试验；、单桩竖向抗拔静载试验；3 3、单桩水平静载试验；、单桩水平静载试验；4 4、钻芯法；、钻芯法；5 5、高应变动测；、高应变动测；7 7、声波透射法；、声波透射法；6 6、低应变动测；、低应变动测；第5页/共83页一、竖向抗压静载试验；一、竖向抗压静载试验；二、单桩竖向抗拔静荷载试验；二、单桩竖向抗拔静荷载试验；三、单桩水平静载试验；三、单桩水平静载试验；静静载载试试验验可可确确定定桩桩的的承承载载力力，可可为为设设计计提提供供依依据据，也也可可以以为为工工程程验验收收提提供供依依据据，是是获获得得桩桩轴轴向向抗抗压压、抗抗拔拔以以及及横横向向承承载载力力的的最最基基本本、最最可可靠靠的的方方法法。我我国国建建筑筑工工程程中中惯惯用用的的静静载载试试验验方方法法是是维维持持荷荷载载法法。又又可可分分为为慢慢速速维维持持荷荷载载法法和和快快速速维持荷载法。维持荷载法。二、二、桩基静载试验桩基静载试验第6页/共83页静载方法原理简介静载方法原理简介利用堆载或锚桩等反力装置，由千斤顶施力于单利用堆载或锚桩等反力装置，由千斤顶施力于单桩、复合地基或天然地基，并记录被测对象的位桩、复合地基或天然地基，并记录被测对象的位移变化，由获得的力与位移曲线（移变化，由获得的力与位移曲线（Q-SQ-S），），或位移或位移时间曲线（时间曲线（S-LgtS-Lgt）等资料，按照国家行业标准可等资料，按照国家行业标准可确定确定:1 1、单桩、复合地基或天然地基等极限承载力、单桩、复合地基或天然地基等极限承载力2 2、对工程桩的承载力进行抽样检验和评价、对工程桩的承载力进行抽样检验和评价3 3、实测桩身摩阻力和桩端阻力、实测桩身摩阻力和桩端阻力(研究性试验研究性试验)适用范围：单桩竖向抗压静载荷试验、单桩水平适用范围：单桩竖向抗压静载荷试验、单桩水平静载荷试验、单桩竖向抗拔静载荷试验、地基处静载荷试验、单桩竖向抗拔静载荷试验、地基处理的静载荷试验、天然地基的平板竖向静载荷试理的静载荷试验、天然地基的平板竖向静载荷试验等。验等。第7页/共83页复合地基载荷试验复合地基载荷试验各种地基处理方法的承载力检验l对于灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，地基承载力检验应采用地基土平板载荷试验，检验数量为每单位工程不小于3点；l对于水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、砂桩地基、振冲桩复合地基、土和灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基及夯实水泥土桩复合地基，地基承载力检验应采用复合地基载荷试验，其承载力检验，数量为总数的0.5%1%，但不应小于3点。第8页/共83页复合地基载荷试验复合地基载荷试验单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：1 沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；2 承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6：3 当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。承载力特征值的确定应符合下列规定：1.当Q-s曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；第9页/共83页复合地基载荷试验复合地基载荷试验一根桩承担的处理面积可按如下方法计算：l对于矩形布桩，一根桩承担的处理面积等于两个方向的桩距的乘积；l对于等边三角形布桩，一根桩承担的处理面积等于0.866乘以桩距的平方；l对于梅花形布桩，一根桩承担的处理面积等于桩的行距与排距的乘积。第10页/共83页（一）竖向抗压静载试验（一）竖向抗压静载试验单桩竖向抗压静载试验，就是采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法。荷单桩竖向抗压静载试验，就是采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法。荷载作用于桩顶，桩顶产生位移（沉降），可得到单根试桩载作用于桩顶，桩顶产生位移（沉降），可得到单根试桩Q QS S曲线，还可获得每曲线，还可获得每级荷载下桩顶沉降随时间的变化曲线级荷载下桩顶沉降随时间的变化曲线S Slgtlgt，当桩身中埋设量测元件（传感器、当桩身中埋设量测元件（传感器、位移杆）时，还可以直接测得桩侧各土层的极限摩阻力和端承力（成本较高，主要位移杆）时，还可以直接测得桩侧各土层的极限摩阻力和端承力（成本较高，主要用于大型、重点工程和科研试验）。用于大型、重点工程和科研试验）。第11页/共83页试验加载装置试验加载装置1 1、锚桩横梁反力装置；、锚桩横梁反力装置；2 2、堆重平台反力装置；、堆重平台反力装置；3 3、锚桩堆重联合反力装置；、锚桩堆重联合反力装置；4 4、地锚反力装置；、地锚反力装置；第12页/共83页第13页/共83页第14页/共83页第15页/共83页第16页/共83页第17页/共83页锚桩横梁反力装置锚桩横梁反力装置第18页/共83页堆重平台反力装置堆重平台反力装置第19页/共83页堆重平台反力装置堆重平台反力装置第20页/共83页测试仪表测试仪表一般选用单台或多台同型号的一般选用单台或多台同型号的千斤顶千斤顶并联加载；并联加载；荷载可用并联于千斤顶的高精度荷载可用并联于千斤顶的高精度压力表压力表测定油压，测定油压，并换算为荷载，重要的桩基试验还需在千斤顶上并换算为荷载，重要的桩基试验还需在千斤顶上放置放置应力环应力环或或压力传感器压力传感器实行双控校正。实行双控校正。沉降测量一般采用沉降测量一般采用百分表百分表或或电子位移计电子位移计，设置在，设置在桩的桩的2 2个正交直径方向，对称安装个正交直径方向，对称安装4 4个；小直径桩个；小直径桩可安装可安装2 2个或个或3 3个。沉降测定平面离开桩顶的距离个。沉降测定平面离开桩顶的距离不应小于不应小于0.50.5倍桩径。倍桩径。第21页/共83页桩身量测元件桩身量测元件国国内内桩桩身身埋埋设设的的测测试试元元件件用用得得较较多多的的是是电电阻阻式式应应变计变计和和振弦式钢筋应力计振弦式钢筋应力计，用屏蔽导线引出。用屏蔽导线引出。在在国国外外，以以美美国国材材料料及及试试验验学学会会（ASTMASTM）推推荐荐的的量量测测钢钢管管桩桩桩桩身身应应变变的的方方法法较较为为常常用用，即即沿沿桩桩身身的的不不同同标标高高处处预预埋埋不不同同长长度度的的金金属属管管及及测测杆杆，用用千千分分表表量量测测杆杆趾趾部部相相对对于于桩桩顶顶处处的的下下沉沉量量，经经计算求得应变与荷载。计算求得应变与荷载。桩端阻力一般用埋置于桩端的桩端阻力一般用埋置于桩端的扁千斤顶扁千斤顶量测量测。第22页/共83页加载方法加载方法一一般般采采用用慢慢速速维维持持荷荷载载法法，即即逐逐级级加加载载，每每一一级级荷荷载载达达到到相相对对稳稳定定后后，再再加加下下一一级级荷荷载载，直直至至破破坏坏，然后卸载至零。然后卸载至零。我我国国沿沿海海软软土土地地区区也也较较多多采采用用快快速速维维持持荷荷载载法法，即即每每隔隔lhlh加加一一级级荷荷载载。快快速速法法所所得得的的极极限限荷荷载载所所对对应应的沉降值比慢速法的偏小百分之十几。的沉降值比慢速法的偏小百分之十几。另外还有另外还有多循环加卸载法多循环加卸载法（每级荷载达到相对稳定（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）及等贯入速率法。此法的加荷速率常后卸载到零）及等贯入速率法。此法的加荷速率常取取0.5 0.5 mmmmmin,min,加载至总贯人量为加载至总贯人量为50507070mmmm，或或荷载不再增大为止。荷载不再增大为止。第23页/共83页试验资料整理试验资料整理绘制有关试验成果曲线，一般绘制绘制有关试验成果曲线，一般绘制Q QS S（按整个图形比例横：竖按整个图形比例横：竖=2=2：3 3，取，取Q/SQ/S的的坐标比例坐标比例)S-lgtS-lgt、S-lgQS-lgQ曲线以及其他进行辅助分析所需曲线。曲线以及其他进行辅助分析所需曲线。第24页/共83页第25页/共83页单桩竖向极限承载力的确定单桩竖向极限承载力的确定在工程实践中，除了遵循有关的规范规程外，可参照下列标准确定极限承载力：在工程实践中，除了遵循有关的规范规程外，可参照下列标准确定极限承载力：l l）当今当今S S曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载；曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载；2 2）对于缓变型对于缓变型Q QS S曲线，一般可取曲线，一般可取S S404060mm60mm对应的荷载；对应的荷载；3 3）取）取S Slgtlgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。第26页/共83页第27页/共83页某桩静载试验某桩静载试验某桩静载试验某桩静载试验Q Q Q Qs s s s曲线曲线曲线曲线 图图2 2 Q-SQ-S曲线曲线 图图3 3lgtlgtS S曲线曲线 第28页/共83页第29页/共83页（二）竖向抗拔静荷载试验（二）竖向抗拔静荷载试验高耸建（构）筑物往往承受较大的水平力，导致部分桩承受上拔力，多层地下高耸建（构）筑物往往承受较大的水平力，导致部分桩承受上拔力，多层地下室的底板也会承受较大水浮力，而抗拔桩是重要的措施。室的底板也会承受较大水浮力，而抗拔桩是重要的措施。迄今为止，桩基础上拔承载力的计算还没有从理论上得以很好解决，现场原位迄今为止，桩基础上拔承载力的计算还没有从理论上得以很好解决，现场原位抗拔试验就显得相当重要。抗拔试验就显得相当重要。第30页/共83页试验加载装置试验加载装置一般采用千斤顶加载，其反力装置一般采有两根锚桩和承载梁组成，试桩和承载一般采用千斤顶加载，其反力装置一般采有两根锚桩和承载梁组成，试桩和承载梁用拉杆连接，将千斤顶置于两根试桩之上，顶推承载梁，引起试桩上拔。应尽梁用拉杆连接，将千斤顶置于两根试桩之上，顶推承载梁，引起试桩上拔。应尽量利用工程桩为反力锚桩，若灌注桩作锚桩，直沿桩身通长配筋，以免出现桩身量利用工程桩为反力锚桩，若灌注桩作锚桩，直沿桩身通长配筋，以免出现桩身的破损。的破损。第31页/共83页第32页/共83页第33页/共83页第34页/共83页（三）单桩水平静载试验（三）单桩水平静载试验单单桩桩水水平平静静载载试试验验采采用用接接近近于于水水平平受受荷荷桩桩实实际际工工作作条件的试验方法达到下列目的：条件的试验方法达到下列目的：1 1确定试桩承载能力确定试桩承载能力试试桩桩的的水水平平承承载载力力可可直直接接由由水水平平荷荷载载和和水水平平位位移移曲曲线判定，亦可根据实测桩身应变来判定。线判定，亦可根据实测桩身应变来判定。2 2确定试桩在各级荷载下弯矩分布规律确定试桩在各级荷载下弯矩分布规律当当桩桩身身埋埋设设有有量量测测元元件件时时，可可以以较较精精确确求求得得各各级级水水平平荷荷载载作作用用下下桩桩身身弯弯矩矩的的分分布布情情况况，从从而而为为检检验验桩桩身身强强度度，推推求求不不同同深深度度弹弹性性地地基基系系数数提提供供依依据据。3 3确定弹性地基系数确定弹性地基系数4 4推求实际地基反力系数推求实际地基反力系数 第35页/共83页第36页/共83页第37页/共83页第38页/共83页自平衡法静载试验技术自平衡法静载试验技术osterberg法法 传传统统单单极极竖竖向向抗抗压压静静载载试试验验需需要要较较大大的的反反力力装装置置，除除非非埋埋设设桩桩底底反反力力和和桩桩身身应应力力、应应变变测测量量元件，试验结果不能划分桩侧阻力和桩端阻力。元件，试验结果不能划分桩侧阻力和桩端阻力。对对于于大大直直径径大大吨吨位位的的桩桩和和大大开开挖挖的的桩桩基基工工程程，由由于于试试验验设设备备无无法法安安装装，静静载载试试验验难难以以进进行行。静静载载试试验验工工作作费费时时、费费力力、费费钱钱。以以致致许许多多重重要要的的建建、构构筑筑物物的的大大吨吨位位基基桩桩往往往往得得不不到到准准确确的的承承载载力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。力数据，基桩的承载潜力不能得到有效地发挥。第39页/共83页原理原理 自自平平衡衡法法静静载载试试验验技技术术是是将将千千斤斤顶顶放放置置在在桩桩的的底底部部，向向上上顶顶桩桩身身的的同同时时，向向下下压压桩桩底底，使使桩桩的的摩摩阻阻力力和和端端阻阻力力互互为为反反力力，分分别别得得到到荷荷载载一一位位移移曲曲线线，叠叠加加后后得得到到桩桩顶顶的的承承载载力力和和位位移移关关系系的的Q Qs s曲曲线线。这这种种方方法法解解决决了了大大吨吨位位桩桩竖竖向向承承载载力力现现场场试试验验，并并分分别别测测得得桩桩侧侧阻阻力力和和桩桩端端阻阻力力以以便便更更有有利利于于指指导导设设计计。利利用用这这种种新新试试验验技技术术，还还可可完完成成人人工工挖挖孔孔桩桩持持力力层层原原位位荷荷载载试试验验，对对受受场场地地条条件件限限制制无无法法进进行行常常规规静静载载试试验验的的桩桩进进行行单单桩桩竖竖向向承载力现场试验。承载力现场试验。第40页/共83页应用范围应用范围 自自平平衡衡试试桩桩法法适适用用于于粉粉土土、砂砂土土、岩岩层层中中的的钻钻孔孔灌灌注注桩桩、人人工工挖挖孔孔桩桩、沉沉管管灌灌注注桩桩等等，特特别别适适用用于于传传统统静静载载试试桩桩相相关关困困难难的的水水上上试试桩桩。坡坡上上试桩、基坑底试桩，狭窄场地试桩等情况。试桩、基坑底试桩，狭窄场地试桩等情况。该该法法已已成成功功地地应应用用于于钻钻孔孔桩桩、壁壁板板桩桩、打打入入式式钢钢管管桩桩及及预预制制混混凝凝土土桩桩等等桩桩型型共共约约300300余余例例。单单桩桩最最大大试试验验荷荷载载已已达达到到133133MNMN（13300t13300t），深深长长达达9090m m，桩径达桩径达3 3m m。第41页/共83页试验装置 自自平平衡衡试试桩桩法法的的主主要要装装置置是是经经特特别别设设计计的的液液压压千千斤顶式的荷载箱，也称为压力单元。斤顶式的荷载箱，也称为压力单元。荷荷载载箱箱可可以以是是一一次次性性的的，也也可可以以是是可可回回收收的的。可可回回收收的的荷荷载载箱箱一一般般放放置置在在空空心心预预制制桩桩的的内内部部、离离桩桩底底不不远远的的位位置置。一一对对精精细细加加工工的的卡卡口口事事先先浇浇筑筑在在试试验验桩桩内内部部桩桩端端的的稍稍上上部部，试试验验时时将将荷荷载载箱箱放放到到卡卡口口的的位位置置，顺顺时时针针旋旋转转9090度度，将将其其锁锁住住；试试验验后后再再逆逆时时针针旋旋转转9090度度，将将其其卸卸下下回回收收，重重复复使使用用。不不可可回回收收的的千千斤斤顶顶可可以以是是锅锅式式的的，可可以以是是鞘鞘式的式的.第42页/共83页第43页/共83页 桩桩基基动动力力检检测测是是指指在在桩桩顶顶施施加加一一个个动动态态力力（可可以以是是瞬瞬态态冲冲击击力力或或稳稳态态激激振振力力）。桩桩土土系系统统在在动动态态力力的的作作用用下下产产生生动动态态响响应应信信号号（位位移移、速速度度、加加速速度度信信号号），通通过过对对信信号号的的时时域域分分析析、频频域域分分析析或或传传递递函函数数分分析析，判判断断桩桩身身结结构构的的完完整整性性，推断单桩承载力。推断单桩承载力。根根据据作作用用在在桩桩顶顶上上的的动动荷荷载载能能量量能能否否使使桩桩土土之之间间发发生生一一定定弹弹性性位位移移或或塑塑性性位位移移，把把动动力力测测桩桩分分为为低低应应变变、高高应应变变两两种种方方法法。低低应应变变作作用用在在桩桩顶顶上上的的动动荷荷载载远远小小于于桩桩的的使使用用荷荷载载，能能量量小小，只只能使桩土产生弹性变形。能使桩土产生弹性变形。三、三、桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测第44页/共83页 高应变动力试桩的高应变动力试桩的基本原理：基本原理：用用重重锤锤冲冲击击桩桩顶顶，使使桩桩土土产产生生足足够够的的相相对对位位移移，以以充充分分激激发发桩桩周周土土阻阻力力和和桩桩端端支支承承力力，通通过过安安装装在在桩桩顶顶以以下下桩桩身身两两侧侧的的力力和和加加速速度度传传感感器器接接收收桩桩的的应应力力波波信信号号，应应用用应应力力波波理理论论分分析析处处理理力力和和速速度度时时程程曲曲线线，从从而而判判定定桩桩的的承承载载力和评价桩身质量完整性力和评价桩身质量完整性.三、三、桩基高应变动力检测桩基高应变动力检测第45页/共83页第46页/共83页激振设备：激振设备：预制桩打桩机械预制桩打桩机械自制自由落锤自制自由落锤 锤重应大于预估锤重应大于预估的单桩极限承载力的单桩极限承载力的的1.01.01.51.5第47页/共83页第48页/共83页第49页/共83页第50页/共83页如图采用美国如图采用美国PDIPDI公司公司PALPAL型基桩高应变动测仪型基桩高应变动测仪检测桩基，检测结果可检测桩基，检测结果可提供基桩的极限承载力提供基桩的极限承载力指标和桩身结构完整性指标和桩身结构完整性评价。评价。检测目的检测目的:、判定单桩竖向承、判定单桩竖向承载力是否满足设计要求载力是否满足设计要求、检测桩身缺陷及、检测桩身缺陷及位置，判定桩身完整性位置，判定桩身完整性、分析桩侧和桩端、分析桩侧和桩端阻力阻力 第51页/共83页四、四、灌注桩声波检测灌注桩声波检测 基桩成孔后，灌混凝土之前，在桩内预基桩成孔后，灌混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的测，用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各截面的声学参间距逐点检测声波穿过桩身各截面的声学参数，然后对这些检测数据进行处理，分析和数，然后对这些检测数据进行处理，分析和判断，以确定桩身混凝土缺陷的位置、程度，判断，以确定桩身混凝土缺陷的位置、程度，从而推断桩身混凝土的完整性。从而推断桩身混凝土的完整性。第52页/共83页原理原理 砼结构是一个多孔浆及侵粗骨料组成的多相体系，当一定频带宽的超声脉冲在结砼结构是一个多孔浆及侵粗骨料组成的多相体系，当一定频带宽的超声脉冲在结构中传播时，将会产生一系列现象。所有这些信息可以由构中传播时，将会产生一系列现象。所有这些信息可以由声传播速度声传播速度和和接收信号强接收信号强度度、波形波形来表征它所反映的被测材料的粘弹力学特性及缺陷的性质。因此，采用适来表征它所反映的被测材料的粘弹力学特性及缺陷的性质。因此，采用适应的超声检测方法，可用来评价桩基的质量、浇注均匀性、缺陷的范围及性质等应的超声检测方法，可用来评价桩基的质量、浇注均匀性、缺陷的范围及性质等 。第53页/共83页 特点特点超超声声法法检检测测灌灌注注桩桩混混凝凝土土质质量量是是近近1010多多年年逐逐渐渐发展起来的一种检测方法。它具有以下优点：发展起来的一种检测方法。它具有以下优点：1 1）检测细致，结果准确可靠；检测细致，结果准确可靠；2 2）不受桩长桩不受桩长桩径限制；径限制；3 3）无盲区声测管埋到什么部位就可）无盲区声测管埋到什么部位就可检测什么部位，包括桩顶低强区和桩底沉渣厚检测什么部位，包括桩顶低强区和桩底沉渣厚度；度；4 4）毋须桩顶露出地面即可检测，方便施毋须桩顶露出地面即可检测，方便施工；工；5 5）可估算混凝土强度。）可估算混凝土强度。正因为如此，虽然该方法需预埋声测管，费用正因为如此，虽然该方法需预埋声测管，费用较高，但仍然得到广泛采用，特别是桥梁。高较高，但仍然得到广泛采用，特别是桥梁。高层建筑的大型、特大型灌注桩的检测。层建筑的大型、特大型灌注桩的检测。第54页/共83页第55页/共83页第56页/共83页声波在传播过程的衰减声波在传播过程的衰减 声声波波在在介介质质的的传传播播过过程程中中，其其振振幅幅将将随随传传播距离的增大而逐渐减小，这种现象称为衰减。播距离的增大而逐渐减小，这种现象称为衰减。声声波波在在任任何何介介质质中中传传播播都都有有衰衰减减存存在在。声声波波衰衰减减的的大大小小及及其其变变化化不不仅仅取取决决于于所所使使用用的的超超声声频频率率及及传传播播距距离离，也也取取决决于于被被检检测测材材料料的的内内部部结结构构及及性性能能。因因此此，研研究究声声波波在在介介质质中中的的衰衰减减情情况将有助于探测介质的内部结构及性能。况将有助于探测介质的内部结构及性能。1、吸收衰减；2、散射衰减；3、扩散衰减第57页/共83页混凝土的声学参数混凝土的声学参数混混凝凝土土超超声声检检测测目目前前主主要要采采用用所所谓谓“穿穿透透法法”，即即用用一一发发射射换换能能器器重重复复发发射射超超声声脉脉冲冲波波，让让超超声声波波在在所所检检测测的的混混凝凝土土中中传传播播，然然后后由由接接收收换换能能器器接接收收。被被接接收收到到的的超超声声波波转转化化为为电电信信号号后后再再经经超超声声仪仪放放大大显显示示在在屏屏幕幕上上，用用超超声声仪仪测测量量收收到到的的超超声声信信号号的的声声学学参参数数。当当超超声声波波经经混混凝凝土土中中传传播播后后，它它将将携携带带有有关关混混凝凝土土材材料料性性能能、内内部部结结构构及及其其组组成成的的信信息息。准准确确测测定定这这些些参参数数的的大大小小及及变变化化，可可以推断混凝土性能、内部结构及其组成情况。以推断混凝土性能、内部结构及其组成情况。目目前前在在混混凝凝土土检检测测中中所所常常用用的的声声学学参参数数为为声声速速（波波速速）、振振幅幅、频频率率以以及及波波形形。衰衰减减系系数数，在在现现场场检检测测中中上上难难以以运运用用，通通常常只只用用于于室室内内试试验验研研究中究中。第58页/共83页第59页/共83页第60页/共83页探测混凝土内部缺陷的原理探测混凝土内部缺陷的原理 当当混混凝凝土土无无缺缺陷陷时时，混混凝凝土土是是连连续续体体，超超声声波波在在其其中中正正常常传传播播。当当换换能能器器正正对对着着缺缺陷陷时时，情情况况就就不不一一样样了了。由由于于缺缺陷陷（空空洞洞、蜂蜂窝窝区区）的的存存在在，混混凝凝土土连连续续性性中中断断，缺缺陷陷区区与与混混凝凝土土之之间间成成为为界界面面（空空气气与与混混凝凝土土）。在在这这界界面面上上，超超声声波波传传播播情情况况发发生变动发生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化：生变动发生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化：第61页/共83页空洞、松散等缺陷部位测得的声速要比正常部位小空洞、松散等缺陷部位测得的声速要比正常部位小第62页/共83页接收波振幅的变化接收波振幅的变化 由由于于缺缺陷陷对对声声波波的的反反射射或或吸吸收收比比正正常常混混凝凝土土大大，所所以以当当超超声声波波通通过过缺缺陷陷后后，衰衰减减比比正正常常混混凝凝土土大大，即即接接收收波波的的振振幅幅将将减减少少。因因此此，和和声声时时（速速）一一样样，根根据据接接收收波波首首波波振振幅幅的的异异常常变变化化也也可可以以发发现现缺缺陷陷的的存在。存在。如如果果传传播播路路径径中中遇遇到到裂裂缝缝，由由于于裂裂缝缝对对声声波波的的强强烈烈反反射射，只只有有很很少少的的声声波波通通过过裂裂缝缝，接接收收波波振振幅幅将将大大大大降降低低，振振幅幅的的变变化化可可以以较较灵灵敏敏地地发发现现裂裂缝缝的的存存在。在。第63页/共83页 接收波主频率的变化接收波主频率的变化 对对接接收收波波信信号号的的频频谱谱分分析析证证明明，不不同同质质量量的的混混凝凝土土对对超超声声脉脉冲冲波波中中的的高高频频分分量量的的吸吸收收、衰衰减减不不同同。因因此此，当当超超声声波波通通过过不不同同质质量量的的混混凝凝土土后后，接接收收波波的的频频谱谱（各各频频率率分分量量的的幅幅度度）也也不不同同，质质量量差差或或有有内内部部缺缺陷陷、裂裂缝缝的的混混凝凝土土，其其接接收收波波中中高高频频分分量量相相对对减少而低频分量相对增大，接收波的主频率值下降，从而反映出缺陷和裂缝的存在。减少而低频分量相对增大，接收波的主频率值下降，从而反映出缺陷和裂缝的存在。第64页/共83页接收波波形的变化接收波波形的变化当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连续性已被破坏，使超声波当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连续性已被破坏，使超声波的传播路径复的传播路径复杂化，直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器，它们具杂化，直达波、绕射波等各类波相继到达接收换能器，它们具有不同的频率和相位，这些波的叠加有时会造成波形的畸变。有不同的频率和相位，这些波的叠加有时会造成波形的畸变。第65页/共83页第66页/共83页第67页/共83页第68页/共83页超声法检测混凝土灌注桩质量超声法检测混凝土灌注桩质量1 1、声测管的安装埋设声测管的安装埋设（钢管、（钢管、PVCPVC管）管）35355050mmmm。声测管是预留的声波换能器的通道，需预先声测管是预留的声波换能器的通道，需预先埋设在灌注桩中。通常是将声测管固定在钢筋笼架埋设在灌注桩中。通常是将声测管固定在钢筋笼架立筋的内侧，随钢筋笼一段段沉人桩孔中，然后浇立筋的内侧，随钢筋笼一段段沉人桩孔中，然后浇注混凝土。注混凝土。对对声声测测管管总总的的要要求求是是：联联结结牢牢靠靠不不脱脱开开，密密封封良良好好不不漏漏水水，联联结结平平整整不不打打折折，管管与与管管间间相相平平行行，管内无异物保证通畅。管内无异物保证通畅。声声测测管管的的材材料料要要求求是是：有有足足够够的的机机械械强强度度，保保证证在在灌灌注注桩桩混混凝凝土土浇浇注注过过程程中中不不会会变变形形，与与混混凝凝土土粘粘结结良良好好，不不致致在在声声测测管管和和混混凝凝土土间间产产生生剥剥离离缝缝，影影响响测测试试 。第69页/共83页第70页/共83页声测管的数量和布置声测管的数量和布置D D（桩径）桩径）800800mmmm，2 2根；根；800800m mD D 2000mm 2000mm，不少于不少于3 3根；根；D D2000mm2000mm，不少于不少于4 4根。根。每每两两根根声声测测管管组组成成一一对对进进行行测测试试，称称为为一一个个测测试试面面。埋埋两两根根管管有有一一个个测测试试面面；三三根根管三个测试面；四根管六个测试面。管三个测试面；四根管六个测试面。第71页/共83页第72页/共83页第73页/共83页桩身混凝土质量的判断和评定桩身混凝土质量的判断和评定对对桩桩身身混混凝凝土土质质量量的的判判断断和和评评定定包包括括以以下下三三个个方方面面：桩桩身身混混凝凝土土是是否否存存在在缺缺陷陷及及其其位位置置范范围围、及及性性质质；桩桩身身混混凝凝土土强强度度；桩桩身身混混凝凝土土均均匀匀性性。其其中中对对缺缺陷陷的的判判断断和和评评定是最主要的。定是最主要的。对缺陷的判断主要根据二个声学参数：波速和振幅，必要时辅以主频率值和波形。对缺陷的判断主要根据二个声学参数：波速和振幅，必要时辅以主频率值和波形。第74页/共83页缺陷范围的推断缺陷范围的推断考察各剖面是否存在同一高程的缺陷。如果不存在同一高程的缺陷，则该缺陷在桩身横截面的分布范围不大，该缺陷的纵向尺寸将由缺陷在该剖面的投影的纵向尺寸确定。如果存在同一高程的缺陷，则依据该缺陷在各个检测剖面的投影大致推断该缺陷的纵向尺寸和在桩身横截面上的位置和范围。对桩身缺陷几何范围的推断是判定桩身完整性类别的一个重要依据，也是声波透射法检测混凝土灌注桩完整性的优点。第75页/共83页缺陷程度的推断缺陷程度的推断对缺陷程度的推断主要依据以下四个方面：缺陷处实测声速与正常混凝土声速（或平均声速）的偏离程度。缺陷处实测波幅与同一剖面内正常混凝土波幅（或平均波幅）的偏离程度。缺陷处的实测波形与正常混凝土测点处实测波形相比的畸变程度。缺陷处PSD判据的突变程度。第76页/共83页综合考察因素综合考察因素桩的承载机理：摩擦型或端承型；桩的设计荷载要求，受荷状况（抗压、抗拔、抗水平力等）；基础类型：单桩承台或群桩承台；缺陷出现的部位：桩上部、中部还是桩底；岩土地质分布情况；现场施工记录、等等。第77页/共83页超声波检测需注意的影响因素超声波检测需注意的影响因素1、第一影响因素是混凝土本身原材料配合比、水灰比、含砂率及混凝土缺陷。桩身混凝土的龄期影响，龄期对声测结果的影响大。2、两声测管距离的影响，管间距离变大或变小，直接影响检测结果的分析判定，甚至无法给出桩身完整性类别。因此在加工钢筋笼时，要求声测管焊接顺直、平行。第78页/共83页3、声测管管接头的影响，管堵塞或卡住探头的情况、使用直径过大的外套钢管，对检测结果产生很大影响。由于外套钢管直径过大，焊接质量很好，密封在内部的空气不能排出，声波信号要绕行后才能被接收到，造成声时增大幅值减小，声波信号的严重异常。4、桩底声测管弯曲，声测管向内弯斜，间距变小。由于桩底是缺陷易发生部位，根据此类声学参量很难判定桩底是否存在缺陷。5、藕合水对桩基检测的影响：把含有泥浆的水灌入声测管。检测时，超声波在传导过程中，由于水中的泥浆作用，首波幅值衰减严重。第79页/共83页6、波形干扰：现在的仪器设备一般采用具有自动采集功能的智能声波分析仪，有时信噪比过大，导致首波被覆盖，此时应将仪器接地，用较好的导线将仪器和钢筋笼连接在一起，也可直接将导线放于水中。7、t0值测定:规范里t0值的测定方法比较麻烦，现在介绍一种较简便的方法。取两节埋管用的钢管捆紧，里面灌满清水，把两探头放于两管中心同一高度，测得此时的声时值即为t0值。第80页/共83页8、电压对桩基检测的影响：在电压低但还未提示时，所测得幅值明显低于正常值了，更换电瓶再次对同一根桩基检测，幅值恢复正常。第81页/共83页谢谢 谢！谢！第82页/共83页感谢您的观看！第83页/共83页