声波透射法检测灌注桩完整性.pptx

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1、,#,声波透射法检测混凝土灌,注桩桩身完整性,濮存亭,13601081556,Email:,pucunting_ka,第一部,分,桩基检测技术综,述,第二部,分,声波透射法检测桩身完整性检测仪,器,第三部,分,判断桩身完整性的声学参量与测,试,第四部,分,现场检测技,术,第五部,分,数据处理技术与判定方,法,第六部,分,声波透射法检测桩身完整性工程实,例,第七部,分,桩基完整性声波三维测试方,法,第八部,分,桩基的相关声波检测技,术,目录,第一部分,桩基检测技术综述,一、桩式基础与分类,桩式基础,深入土层中的柱型构件，建筑基础的重要,模式，我国每年用桩量超过,500,万根,作用：穿过软弱的可压

2、缩土层，将来自上部结构的荷载传递到深层较坚实的、压缩性小的地基上，以保证上部建筑结构的稳定和安全使用。,数根桩或数十根桩由系梁、承台或底板联结构成一个整体基础结构，称为桩基础。也有单桩单柱形式的桩基。构成桩基的每根单桩称为基桩。,桩在工作时要承受上部结构的竖向荷载，以及上部结构因风力、水流、撞击等横向推力产生的侧向荷载或弯矩，承受在地震状态下的复杂应力,一、桩式基础与分类,桩质量对建筑结构物的安全起决定性作用,工程桩,隐蔽工程，不确定因素很多：复杂,地,层，,技,术水平、施工中人为因素等造成桩,身,完整性难于保证，桩基工程质量影响建筑结,构,正常安全使,用,根据我单位近几年在公路工程检测工作统

3、计结果，一般工程三类以上缺陷桩所占的比例约为,5,左右，经过处理后可以继续使用的约,3,4,。四类桩所占比例约为,1,左右，需要重新,打桩或加固处理,一、桩式基础与分类,按桩身材料类型分：,木桩、混凝土,桩,、钢桩、预应力管,桩,按桩的功能分：,抗压桩、抗剪桩、抗拔桩,按成桩工艺分：,预制桩、原地灌注桩,按桩土相互作用形式：,摩擦桩、端承桩、摩擦-,端承桩,二、灌注桩的承载模式,竖向抗压承载力：竖向受压荷载作用下的最大荷载，,决定于桩身材料强度和地基对桩的极限支承力（,主要,因素,）,端承桩,桩尖嵌入基岩，将上部压力通过桩身传入基岩，一般不考虑桩侧摩阻力,摩擦桩,依靠桩壁与土层的摩擦力，将上部

4、压力逐渐分散传递给土层，桩尖部分承受荷载很小，一,般不超过,10%,端承摩擦桩,侧壁摩擦力先发挥，先达到极限，桩端阻力后发挥，后达到极限，最常见,竖向抗拔承载力,水平荷载承载力,三、桩的施工方法与缺陷类型,1,、,预制桩,预制桩身，击打或振动或静压方法打入地层至设计标高(,方桩、预应力圆管桩),2,、原地灌注桩,在桩位打出灌注孔后浇筑，打孔方式：,沉管灌注桩-,无缝钢管作为桩管，以落锤或振动锤将其打入土层至设计深度的持力层后，然后灌注混凝土，灌注过程中边锤击或边振动边拔管，至最后成桩。,（直径一般在,377，426,长度在,40m,以内,）,钻（冲）,孔灌注桩-,机械成孔，泥浆护壁，放置钢筋笼

5、，灌注混凝土,人工挖孔灌注桩,人工成孔，砖护壁或不护壁，放置钢筋笼，短粗桩,其他方式（静压桩、碎石桩、搅拌桩等,）,钻孔灌注桩是常用的基桩模式,承载力高、沉降均匀、水平荷载较大、抗震能力较好；但施工过程不易控制，易出现质量问题，速度慢，工期长,灌注方式,1,水下灌,注,施工程序：,钻孔、排渣、成孔,泥浆护壁,第一次清孔、移走钻机,放置钢筋笼,插入导管,第二次清孔,水下灌注混凝土成桩,水下灌注桩的缺陷类型,断桩：全断面夹泥或夹砂：浇注混凝土时，导管下口离开混凝土表面或浇注不连续,局部截面缩颈或夹泥：泥浆密度配置不当，地层松散，孔壁出现塌孔等,离析：分散性泥团、蜂窝、集中性气孔，混凝土搅拌不均，水

6、灰比过大，导管漏水,等,桩底沉渣：桩底沉渣与孔壁泥皮过厚导致承载力大幅下降，清孔后孔底沉渣厚度要,求端承桩,50mm,，摩擦桩,300mm,，摩,擦端承和端承摩擦桩,100mm,桩头混凝土低强度区,钢筋笼错位：上浮或偏靠孔壁,水下灌注桩的缺陷成因,停电或其他原因，浇灌混凝土没有连续进行，时间间断造成隔水层混凝土凝固，后续混凝土无法下灌，只能上拔导管，一旦泥浆进入管内必然形成断桩；而如用增大管内混凝土压力等办法，冲破隔水层，形成新的隔水层，破碎的老隔水层混凝土必将残留在桩身中，造成桩身局部低劣,混凝土。,桩径不宜小于,600mm,，桩径过小，由于导管和钢筋笼占据一定空间，加,上孔壁摩阻作用，混凝

7、土上升不畅容易堵管，形成夹渣、断桩或钢筋笼,上浮。,泥浆护壁成孔，不同土层泥浆应按相应比例配置，否则孔壁容易坍塌，,形成夹渣、扩径。,混凝土浇灌过程中埋管深度不够，易使桩身中夹渣或断桩；埋管深度过深，则易堵管或导管不易拔出，造成停工，断桩，或接桩。,混凝土灌注近桩顶时，灌注压力不够，易使混凝土局部不密实和夹渣。,正循环法清孔时，应根据孔的深浅，控制洗孔时间或孔口泥浆比重，清孔时间过短，孔底沉渣太厚，将影响桩端承载力发挥。,水下混凝土必须具备良好的和易性，否则易产生离析现象。,导管连接密封要好，一旦漏水将形成断桩。,灌注方式,2,干孔灌,注,成孔后混凝土由升降机或溜管送到浇,注面,层状离析或断桩

8、（,地下水涌入孔,中造成离析，砂石层状堆积，地,层稳定性差塌孔，形成断桩,）,局部夹泥或蜂窝（,孔壁护筒渗漏,涌入泥水或振捣不实,）,局部严重离析（注入高度不当,）,桩底沉渣（,桩底虚土过多，清孔,不净,）,四、,灌注桩质量检测内容,桩身完整性,桩身混凝土质量不均匀，存在断面断裂或影响断面承载面积的缺陷，以及导致钢筋外露的缺陷等,承载力,用无损方法难于准确测量，完整性合格的桩其承,载力一般能满足要求,桩的耐久性,地下无明显腐蚀性介质而且桩身完整时未见有因耐久性破坏的报导,完整性不合格的概率高于承载力不合格的概率,完整性合格,-,承载力一般合格,承载力合,格,完整性合格，耐久性也不一定合,格,桩

9、身完整性是灌注桩质量的主要指标,五、桩身完整性检测方法,1、,低应变法,PIT（,声波反射法,）,2、,声波透射法,3、,取芯法,六、声波透射法检测桩身完整性,声波透射法检测，是在预埋在桩身内成对的检测管内，分别放入声波发射换能器和接收换能器，发射换能器发射的声波穿透桩身混凝,土后，被接收换能器接收，自下而上（,自上而下,）,逐点扫描；,声波透射法检测基桩完整性是根据接收换能器接收到的声参量的变,化对混凝土灌注桩桩身缺陷和桩身完整性进行评价的一种有效方法。当有缺陷存在时，超声脉冲波穿越被测混凝土时声参量发生变化。,声时加长，声速降低,波幅降低,接收波主频向低频偏移,波形畸变,测试原理与混凝土上

10、部结构的超声探伤类同,声波透射法检测桩身完整性,检测目的：,桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性检测桩身混凝土均匀性,估测桩身混凝土的抗压强度,检测条件：预埋声测管,检测仪器：,超声仪,圆管型径向换能器,声波透射法的优势,逐点扫描，各层测试精度相同，缺陷判,断准确；,定量或半定量判断缺陷的位置、尺寸；,无测试盲区，,不受桩长桩径限制；,多种声参量综合判定，定量或半定量判,定缺陷类型；,可判定混凝土的匀质性，定性分析混,凝土强度；,多用于大中型桩（桩径不小于,0.6,米,）,声波透射法的不足之处,需要预埋声测管,一般性缩颈（桩身缩颈未超过声测管）,检测不到；,严重缩颈又可能误判；,声测管不平行或声测

11、管被泥土包裹时可能误判。,七、基桩检测技术规程,建筑基桩检测技术规范,（JGJ,106-,2003）2003,年建设部行业标准,基桩低应变动力检测规程,（JGJ,93-,95）,地质矿产部和建设部联合颁发行业标准,超声法检测混凝土内部缺陷技术规程,（CECS21：2000）,2000,年中国工程建设标准化协会标准,公路工程基桩动测技术规程,（JTG/T,F81-01-,2004）,部分省、市、自治区或行业内部制定的相关规程,建筑基桩检测技术规范（修订,）,（JGJ,106-,）征求意见稿,中华人民共和国国家计量检定规,程,声波检测,仪,（,JJG,2004）,中华人民共和国建筑工业标,准,混凝

12、土超声波检测,仪,（,500492）,中国工程建设标准化协会标准超声回弹综合法检测混凝土强,度技术规程,（CECS02：2005）,交通部行业标准水运工程混凝土试验规程,（JTJ,27098）,建设部与地矿部基桩低应变动力检测规程,（JGJ/T,93-,95）,一些地区性的声测技术规程,如北京地方标准：回弹法、超,声,回弹综合法检测泵送砼强度技术规程,（DBJ/T,01-78-,2003）,深圳市标准深圳地区基桩质量检测技术规程,（SJG,09-,99),国家行业标,准,混凝土结构现场检测技术标,准,（,GBT,2013),八、与声波透射法检测桩身完整性相关的声测技术规程,第二部,分,声波透射

13、法检测,桩,身完整性检测仪,器,1,、声波透射法自动检测仪,超声检测仪，径向换能器,2,、超声仪用于测桩须具有的功能,建筑基桩检测技术规程要求：,声时最小分度,0.1s，（,采样频率高于,2MHz）；,一般取,0.2s（,采样频率,5MHz）,0.4s（,采样频率,2.5MHz）,0.8s（,采样频率,1.25MHz）,幅度测量相对误差小于,5%,，测量精度优于,1dB；,放大器频响范围,10-,500kHz,，总增益不小于,80dB，,接收灵敏度（信噪比,3:1）,不大于,50,v,实时显示与记录声时、幅度、高程,波形显示与存储,3,、声波透射法检测设备的发展,声波透射法因其优势得到广泛应用

14、，声透法检测仪器不断更新换代，实现测试过程全自动、多剖面、图像化,提升系统的自动化,连续提升，自动记录深度,测试系统的自动化,采集、判读、记录、存储的自动化,处理分析的智能化,数据处理软件、测试结果的图示,一次提升完成多个剖面,剖面的二维测试与结果的三维分析,声波透射法检测设备的发展,单道超声仪,单道自动测桩仪,多剖面自动测桩,仪,三维成像自动测,桩仪,孔中换能器数,量,单孔单探头,单孔单探头,单孔单探头,单孔双探头,现场测试基本,方式,单剖面、人工测试、一维测试、,人工逐点提升,单剖面、自动测试、一维测试、,人工连续提升,多剖面、自动测试、一维测试、,人工连续提升,多剖面、自动测试、二维测试

15、,人工连续提升,后期数,显示单剖面、一,显示单剖面、一,显示多剖面、一,显示多剖面、二,据处理,维曲线图，人工,维曲线图，人工,维曲线图，人工,维色谱图和桩身,与显示,进行多参数多剖,进行多参数多剖,进行多参数多剖,缺陷三维成像图,面综合分析处理,面综合分析处理,面综合分析处理,声波透射法自动检测系统,多通道声波透射法自动测桩仪,多通道声波透射法自动测桩仪,多通道声波透射法自动测桩仪,一次提升完成六剖面全组合测试,同时显示,6,个剖面的波形、数据等信息,三维成像声波透射法自动测桩仪,三维成像声波测桩仪,4,、声波透射法自动检测仪的组,成,5,、声波透射法自动检测仪关键技,术指标与性能,1,、高

16、程误差和同步误差，,（尤其是积累误差,）,高程误差、同步误差均,不大于,5,，,且,100,米内不大于,10cm,测点间距可任意设置，最,小测点间距,1cm，,建议常用,10cm,或,20cm,2,、提升速度：决定于采样判读显示速度和测点间距，,最快可达,300,测点/分,（测点间距,20cm,，每分钟,60,米以上,）,3,、深度与声参量的自动测试,实时显示与测试，波形稳定，,电动提升提升速度由电动机控制，信号更加平稳，速度均匀，读数稳定,4,、异常情况自动报警，同时自动停止读数，手工干预后可继续工作,5,、提升装置安装简单、操作方便，现场适应性高，可适用于各种现场条件,6,、数据分析处理软

17、件功能齐全、界面友好，现场出结果,7,、交、直流供电，专用可充电电池，大容量电池可以实现设备全部直流供电,（主机、换能器、提升装置等），可连续工作,810,小时以上,声波透射法自动检测仪关键技,术指标与性能,6,、径向换能器,（圆管式换能器,）,利用径向振动模式产生,柱面波或接受柱面波的孔中专用换能器，辐射面是曲面,通常用于结构或基础的钻孔中或导管中测试、,桩身检测以及水下检,测。,收、发换能器分开，二,孔间穿透测试，测孔,间砼质量,径向换能器,全不锈钢外壳+,井中物探,专用的电缆，避免运输过,程中的震动与撞击性损坏，避免长期使用过程中的老,化与磨损，经久耐用,信号质量好振动模式单一,，频谱图

18、中的主峰尖锐，,干净，无旁峰,前置放大器：发射信号能,量大，接收灵敏度高,带有集流环的电缆绞盘,换能器的电缆连接,换能器电缆一端接换能器，在电缆盘缠绕后另一端经短电缆接超声仪，电缆盘转动时，接超声仪的电缆会随之转动。所以升降工作时长电缆不能在电缆盘上缠绕。,在电缆盘的超声仪电缆接口,装有,集流环,，通过碳刷连接，,电缆盘转动时超声仪短电缆,不会转动，工作时长电缆升,降可由电缆盘完成，避免长,电缆在地面拖放。,7,、径向换能器主要技术性能,谐振频率：取决于单个压电陶瓷,环,的谐振频率，主频宜为,30-,50,kHz,主频与标称频率相差不大,于,10%,指向性：水平方向无指向性，铅垂,面上指向性（

19、斜测），,一般斜测角,度取值为,30,40,度,密封性：在深水工作，水密性满足,1MPa,水压下不 水,（水深,100,米,）,外径：小于声测管内径,径向换能器技术,要求,工作面轴向长度：不大于,150mm,外径：小于声测管内径,密封性：水密性满足,1MPa,水压下不,水（水深,100,米,）,扶正器：保证探头在声测管中居中,接收探头中有前置放大器，频带宽,度为,10-,100kHz,，提高接收灵敏度,信号电缆：带有深度刻度，绝缘耐久，最好为井中专用电缆,轴向长度,10cm,轴向长度,20cm,径向换能器的耦合,在钻孔中使用时，用清水作耦合剂,孔中水应尽可能不含悬浮物（,泥浆，砂,等），,避免

20、悬浮液对超声波较强的散射衰减，影响幅度的测量,径向换能器维护,切忌敲击，避免摔打、践踏,不用时套筒保护，尤其是连接处水密性,避免电缆的划伤,第三部分,判断桩身完整性的声学参量与测,试,混凝土声学特性,声速与混凝土物性关系,由声速可以计算出混凝土的动弹性力学参数：泊松比,、弹性模量,E,、剪切模量,G,声速与混凝土密实度，强度存在相关性：当声波传播到有缺陷的部位，会产生折射、反射、绕射现象，使声线拉长，声时加大，视声速下,降。,波幅（衰减）,与混凝土物性关系,致密、强度高的混凝土波幅衰减少；强度低或存在缺陷的混凝土波幅衰,减大,频率与混凝土物性关系,在传播过程中高频成份容易衰减掉，使主频向低频侧

21、漂移（频移,），,主频率变低。混凝土质量差，存在缺陷时接收信号的频移较大，主频率,明显变低。,透射法判断桩身完整性的声学,参量,混凝土缺陷造成声参量的变化,声时,加长（声速降低,）,波幅,下降,主频,下降,波形,畸变,正常混凝土波形特征：,波形规则无畸变；首波陡峭，振幅大；有缺陷混凝土波形特征：,波形畸变不规则；首波平缓，振幅小；缺陷严重且范围较大时，无法接收到波形,一、声学参量之一：声时（,声,速,）,声时：声测管之间混凝土的传播时间，单位：,s,声速,4000m/s,，间距,2m，,间距,1m，,声时,500,s,声时,250,s,间距,0.5m,，声时,125,s,声速=,声测管间距/,

22、声时,为声测管之间的平均声速,实际传播距离可能不是直线，,“,视声速,”,声测管平行（测距相同），,声时与声速基本一致，若声测管不平行，声时变化，视声速变化,声速范围：,水下灌注桩：,35004000m/s,干孔灌注桩：,40004500m/s,1,、,声时（声速）,与混凝土密实性,的关系,接收点信号为直达波、折射波、反射波、绕射波的叠加，首波为最先到达的信号,1,、混凝土内部存在离析、蜂窝、夹泥、异物等缺陷，缺陷水、泥、空气等异物的声速远小于混凝土声速，在异物中的传播时间明显增,大，使,“,视声速,”,降低,混凝土声速,4000m/s,水声速,1400m/s,空气声速,350m/s,2,、混

23、凝土内部存在缺陷，形成声界面，声波在声界面将发生折射、反射、绕射，使声传播,路径成折线状，使,“,视声速,”,降低,2,、,声时（声速）,与混凝土强度的,关系,声速与混凝土的弹性性质密切相关，弹性模量又与力学强度相关，定性的表述为强度越高，声速越高,E,杨氏弹性模量,混凝土：,E2400kg/m3,泊松比,0.23,左右,密度,=38400,MPa,左右,混凝土强度还受到材料组分、结构状况等诸多因素的影响，包括粗骨料的品种、粒径、养护条件、龄期等因素，因此混凝土声速与混凝土强,度的关系比较复杂,优质致密的、强度高的混凝土声速高有缺陷的、低强度的混凝土声速低,3,、声时检测,声时单位：基本声参量

24、，单位,s（,微秒），,有量纲，有绝,对可比性,声时检测精度,：1%,以,内,声时测量精度取决于采样间隔（采样频率），,采样间隔越小，,声时精度越高，一般可取为采样间隔,0.4-,1.6s（,采样频率,2.5-,0.625MHz）,例：声测管,1,米间距，声速,4000m/s，,声时,250s,，声时精度要求高于,2.5s,，一般可取为,0.4-,1.6s，（,即采样频率,2.5-,0.625MHz）,4,、声时检测误差与错误的主要原,因,首波不明显或丢波,声时检测误差,首波起跳点不明显，,幅度不够，需要加大增益,声时检测错误,丢波,丢波原因：换能器首次波比不佳；,混凝土质量差；,仪器放大量不

25、够；发、收距过大；,克服办法：加大放大量后首波出现,首波的相位判断,发、收换能器置,于水桶中确认首波的相位是正起跳还是负起跳，并在在整个测试过程中，,对首波相位进行观察,5,、声时初读数（零声时,）,t,=tc,+,声时初读数,=tc+（tg+tw+to）,t,测量时间,tc,穿过混凝土的时,间,tg,穿过声测管壁的时,间,tw,穿过耦合水的时,间,to,声时总延,时,tc,=,t,tg,tw,to,声时总延时,声时延时t,0,的产生原因,声延迟,t,1,换能器压电元件与被测体之间有幅射体和耦合介质，声波通过这些介质的时间为声延迟,电延迟,t,2,电路中的触发、转换过程以及电信号在电缆中,的传

26、递时间为电延迟,声时总延时,t,0,=t,1+,t,2,声延迟与电延迟造成测量声时与传播声时的差异，,这个时间差统称为声时初读数,t0,声时初读数的测试,声时初读数=,tg+tw+to,tg=(D-,d)/V,g,D,声测管外径，,mm,d,声测管内径，,mm,Vg,声测管材料纵波声速,钢管,Vg=5800m/s=0.58mm/s,PVC,管,Vg=2350m/s=0.235mm/s,tw=（d,d,）/,Vw,d,声测管内径，,mm,d,换能器外径，,mm,Vw,耦合水声速,常温,Vw=1480,m/s=0.148mm/s,Vw,与水温有关,to,水中标定,二、声学参量之二：声波幅度,声波幅

27、度：声波传播过程是声能的传播过程，在垂直于声波传播方向上的单位面积、单位时间内通过,的声能为声强,声强与质点振动位移幅值,A,成正比,声波幅度,A,的变化表征了声波传播过程中能量的变化，即声波穿过混凝土后的衰减程度,接收波,幅,A,越低，声波的衰减越大,。,1,、波幅与混凝土密实性,在传播距离一定的条件下，混凝土质,量越差（,疏松、蜂窝、孔洞、低强度,等）,衰减越大，接收信号幅度越小；,产生绕射、折射和反射使声线L,加大，,接收信号幅度减小,在传播距离和测试条件一定的条件下优质致密的、强度高的混凝土幅度高有缺陷的、低强度的混凝土幅度低,波幅与混凝土的结构和性能有关，声波的幅度是检测混凝土质量的

28、重要声,参量,声波衰减的原因：吸收衰减、散射衰减、扩散衰减,吸收衰减-,声波传播过程中，质点之间的内摩擦使得声能转变为热能，声能衰减,散射衰减-,介质中在颗粒结构（骨料、气孔、缺陷等,）,的声界面产生多次反射、折射、波形转换，声波散,射导致衰减。,吸收衰减和散射衰减取决于传播介质的性质，用衰,减系数,表示,扩散衰减-,发射换能器的波束扩散，使能量扩散，单位面积能量减弱，取决于发射换能器的声扩散性能以及超声波的特性，与传播介质性质无关。,2,、声波的衰减,介质的衰减用衰减系数,表示，,衰减系数,与声波频率有关,声波幅度,A,声波在任何介质中都有衰减，衰减的大小与声波频率以及传播距离有关,声波的衰

29、减,3,、幅度的测量,幅度敏感，但不具有绝对的可比性,具有相对可比性的条件：,声测线条件一致：测距、角度,测试仪器一致：超声仪、换能器、信号,线,测试参数一致:：发射电压、采样频率、,放大增益,4,、首波幅度,首波的幅度：首波是直达波,直达波不受构件侧壁反,射波的影响,首波不能超屏,5,、幅度的量化,幅度表示：基本声参量，分贝,dB,不是物理量纲，是用对数表,示,接收波声压与基准声压的相对大小,，,基准声压,（0dB）,：一般取仪器能够接收并识别的最小声压值,2,个信号波幅分贝值,(dB),的差值，表示,2,个信号声压强度的倍数,分贝数为正数时，表示信号的声压值在加,大,波幅差,=6dB,信号

30、声压提高,1,倍,波幅差,=20dB,信号声压提高,10,倍,波幅差,=40dB,信号声压提高,100,倍,波幅差,=60dB,信号声压提高,1000,倍,分贝数为负数时，表示波幅的声压值在下降,波幅差=-,6dB,信号声压降低,1,倍,6,、幅度分辨率,幅度分辨率,数字式超声仪幅度屏幕信号的分辨率,信号幅度大，幅度分辨率提高,7,、耦合条件对幅度的影响,影响幅度的主要外界因素,耦合条件的,变化对幅度影响明显，要避免,耦合条件：耦合剂类型,耦合剂填充，是否还有空隙,对换能器加压的力度,声透法测桩的耦合剂是水，应保证是清,水,三、声学参量之三：,声波频率,发射的声波是含有多种频率成分的,复频波(

31、,主频f1),，穿过混凝土后，,不同频率声波的衰减程度不同，高频成分比低频成分的衰减大，接收,信号的主频,f2,向低频端漂移，,f2,单个测点异常值判断临界值,异常点相邻时异常的概率提高,判断值更严,缺陷判定,1,、概率法,异常值判断值的计算,1,、声速值由大到小排序,2,、逐一剔除排序的最小值后计算判断值,V,O,（仅单边剔除小值异常,）,3,、将序列中的最小值,Vi,与,V,O,比较,若,Vi,V,O,，则舍去,Vi,后继续，直至,Vi,V,O,即：序列中全部数据满足,Vi,V,O,舍去的全部数据满足,Vi,V,O,4,、异常值判断临界值为,V,O,缺陷判定,1,、概率法,双边剔除法,建筑

32、基桩检测技术规范（修订,）,（JGJ,106-,*）,征求意见稿,在计算判断值时：,将单边剔除小值异常变为：,双边剔除法,剔除顺序为异常小,异常大,异常小,异常大,。,异常小剔除判据：,Xo,=,m1,S,异常大剔除判据：,Xo,=,m+,1,S,异常值判断值,为,V,O,=,m1,S,单边法可能导致标准差过大，从而判断值不,合理的低值，双边法的判断值计算较为合理，但得到判断值后，高端偏离正态分布的大值,异常点有利于安全，不判为缺陷点。,缺陷判定,1,、概率法,注意的问题,1,、,概率法统计测点总数不少于,20,个,2,、桩身缺陷过多，声参数离散，标准差大，导致概率法的判断值偏小，造成缺陷漏判

33、，应加大测试范围或参考同条件桩的判断临界值,3,、出现声速明显高于正常取值时（,声,测管扭曲或声时初读数不正确,），,应做适当修正或剔除,4,、概率法为相对比较法，可能错判或漏判，最终判断缺陷时应多参数综,合判定,Xo,=,m,S,1,、,当桩身声速值普遍偏低（低于正常取值），,但离散性小时，,概率法的声速判断值过小，无法找到异常测点，形成漏判，宜采用声速低限值判据,2,、当桩身测点声速离散性较大，判断出的异常测点声速在正常声速范围内，不应判为缺陷，形成误判，宜采用声速低限,值判据,声速低限值判据,VL,：,测点,i,声,速,Vi,声速低限值判据,VL,时,，,Vi,为声速异常,。,声速低限值

34、,VL,的获得：,预留同条件试块；经验声速；,同条件桩声速,缺陷判定,2,、声速低限值判据,缺陷判定,3,、半波幅判据,波幅（声波衰减量）,对缺陷的反应比声速更敏感,波幅异常判据,将接收信号波幅平均值的一半作为缺,陷波幅判据值,Am-,各测点波幅平均值,A0=Am-,6（,分贝值,-,6,能量的一半,）,AA0,判为波幅异,常,半波幅判据沿用基桩低应变动力测桩规程的处理方法，由于波幅波动很大，半波幅判据可能过严，,造成误判。,概率法用于波幅判据时，波幅波动大，标准差大，判断值小，易造成漏判。,缺陷判定,4,、斜率法,（,PSD,）,PSD,判据：(,声时深度曲线相邻两点间的斜率,和差值的乘积,

35、）,K,i,第,i,测点的,PSD,判据,t,i,t,i-,1,第,i,测点的前一点和后一点的声时,Z,i,Z,i-,1,第,i,测点的前一点和后一点的深度,混凝土缺陷,声时突变，,t,大，不连续函,数，,K,值大，,PSD,曲线出现峰值,绘制“判据值-,深度”曲线，其峰值点对应该深度处的声时突变点，异常测点，结合波,幅变化，综合判定,缺陷判定,4,、斜率法,1,、,PSD,判据突出了缺陷部位声时的,突变，对缺陷更敏感,2,、减小由于声测管不平行或混凝土不均匀等非缺陷因素造成的误判,非缺陷因素,声时渐变,，t,小,，,K,值很小,，PSD,基本不,变,缺陷判定,4,、斜率法,PSD,突变点为,

36、混凝土缺陷区,域的边界,5,、单点波形,与波列,1、,单点波形,2,、波列图,3,、波列灰度图：,正常波,畸变波,四、桩身完整性判定,桩身完整性判定建筑基桩检测技术规范,类别,特征,各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异常,某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常；无声速低于低限值异常；,某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；,两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常；局部混凝土声速出现低于低限值异常,某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；,两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现明显异常；桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波

37、接,收信号严重畸变,四、桩身完整性判定,1,、综合判定,声参量异常（可疑测点）,缺陷,综合分析：,声参量异常值、声速低限值、,PSD,判据、,波形畸变等各种判据，,避免单一判据的错判或漏判,桩身完整性判定,2,、可疑部位局部加密测点,包括平测、斜侧、扇形测试，进一步明确缺陷位置和范围，关键是缺陷的边界,注意：斜侧与扇形测试的数据不能与平测的数据同组,分析,桩身完整性判定,3,、缺陷位置的判定,综合分析判断缺陷的平面分布,缺陷“,D,”处于在发射、接收换能器,O,O,连线上，声速、波幅均降低；,缺陷“,E,”处于有效接收声场,（,图中椭,圆内）内，不跨,O-,O,连线，声速无,异常，但波幅下降；

38、,缺陷“,F,”在有效接收声场以外，声速、,波幅均无异常；,如埋设三或四个检测管，利用上述原理可分析判断出缺陷的平面上的分布,概况。,桩身完整性判定,3,、缺陷位置的判定,多根检测管，多,条测线综合分析，可判断缺陷的水,平位置,4,、完整性判定时须注意的问,题,1,、,结合灌注桩的设计与施工的技术资料,声参量的数值判据存在多解性以及错判和漏判的可能性,由声参量的异常仅能判定存在质量的缺陷，但难于判定桩身缺,陷的类别,结合技术资料判定，有利于做出缺陷解释。例如由成孔方式可推断缺陷是否可能夹泥；,由地下水文条件及混凝土灌注方法、施工记录来判断缺陷是否,可能为离析；,由浇灌过程是否连续或中断，判断缺

39、陷是否是二次浇灌面或,断桩,。,由地层中的黏土层及黏土的塑性指数；终孔后开始浇灌的时间。判断是否可能严重缩径，从而排除这个部位的桩身有无缺,陷，避免误判后抽芯打不到缺陷的尴尬局面,4,、完整性判定时须注意的问,题,2,、,注意避免非质量缺陷因素引起的误判，误判后可能出现抽取芯样但找不到缺陷的尴尬局面。,（1）,声测管局部被混凝土包裹，导致声参量异常，可能误判为桩身存在缺陷。,4,、完整性判定时须注意的问,题,桩身缩径到检测管外,露，声时、波幅均出现严重异常，会误判为桩,身严重缺陷。,检测系统故障，尤其,是径向探头灵敏度下降,3,、多种检测方法相互验证，与承载力检测相互配合,5,、测试结果显示：

40、,声参量,深度曲线,声参量数据,波列图,波列灰度图,四管六剖面波形采集,四管六剖面声参量深度曲线,四管六剖面数据统计分析,五、缺陷成因分析与信号特征,类别,桩头缺陷,桩身缺陷,桩底缺陷,全桩缺陷,位置,桩头向下,13m,桩身局部,桩底向上,13m,全桩或多段,区域,缺陷类型,分层离析,夹泥、低强混凝土、严,重缩径,夹泥、离析低强、断桩缩径、异物,沉渣过厚严重离析,低强、离析,多段缺陷,根据缺陷位置进行分类,位置：一般在桩头向下,5m,以内区域,缺陷类型,：,分层离析、夹泥、低强混凝土、缩径、,裂缝,信号特征,：,表现为,“,低头,”,现,象,成因：剔凿桩头不到位,导管拔出方式和拔出时间不正确,

41、其它原因（塌孔、地表强泾流等,）,开挖碰撞,温度影响（冬季施工时桩头问题,）,1,、桩头质量问题,2,、桩身缺陷,位置：桩头向下,5m,以上，夹泥、夹砂或严重离析等缺陷类型：与桩头缺陷有点类似，但缺陷类型更多,信号特征：表现为,“,冒尖,”,现象,成因：泥沙与水泥浆混合物形成断桩,导管提升不当,声速、波幅明显下降,孔壁坍塌或泥团,声速、波幅下降，若包裹声测管则下降明显，,通过斜测判断,混凝土离析,骨料堆积，附近则浆多骨料少；,骨料堆积处波幅下降，砂浆多处声速下降,气泡密集,提升过快，空气被封,波幅明显下降,3,、桩底缺陷,位置：桩底附近，最厚的达到,5.0m,左右，,缺陷类型：沉渣过厚、严重离

42、析,信号特征：表现为声速低，幅度低的拖尾巴现象,成因：水下灌注桩由于施工工艺的限制，很容易在桩底形成沉渣。在钢筋笼放入桩内，浇筑混凝土之前，必须进行二次清孔。清孔后准确测量桩底沉渣层厚度和实际孔深，符合有关规定后才能进行浇筑,桩底沉渣测试：,电阻率法,桩底沉渣测试仪,泥浆视电阻率-,深度曲线,拐点以下部分判断为沉渣,4,、全桩缺陷,位置：桩身全部，或多位置，多剖面严重异常缺陷类型：断桩、低强混凝土、严重离析等,信号特征：桩身匀质性差，声参量低，多段冒尖,成因：原材料不合格（水泥、砂子质量不合格）,、,混凝土配合比出错、搅拌过程失控、灌桩工艺不,合理等原因形成,5,、其它问题,声速太低,一般是由

43、于混凝土本身质量差，或水灰比控制不好，适成桩身强度太低，超声波声速远远低于同类型桩，信号幅度衰减很严重。此类桩由于无法进行处理，一般判定为四类桩。,桩身异物（如夹石等）,。,桩身倾斜、移位、变形,桩长不够,六、桩身混凝土均匀性判定,声速：平均值、标准差、变异系数可定性反映混凝土强度的离散性,作为同类型桩比较混凝土均匀性的相对,指标,声速与强度的相关性为非线性，且受多种因素影响不稳定，声速的变异系数与强度的变异系数差别大,七、验证检测,验证：对检测结果缺乏依据，无法定论，提高检测结果的可靠性,浅层缺陷开挖，,钻芯验证：,芯样直径不宜小于骨料最大粒径的,3,倍，,否则离散加大,钻头外径多为,101

44、mm,110mm,若不检测混凝土强度，可用,76mm,钻头,钻芯取样,桩底钻芯测定沉渣厚度,全桩身质量差,桩身中部缺陷,桩身中部缺陷,桩身内异物,桩身内异物,八、扩大检测,针对初次抽检时基桩承载力不满足设计要求或完整性检测时三、四类桩比例较,大，需再次抽样检测,不合格桩数量超过抽检数的,30%,时，加倍,重检,加倍检测后仍有抽检数的,30%,不合格,，,全数检,测,第六部,分,声波透射法检测,桩,身完整性工程实,例,一类桩剖面图,各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异,常,二类桩剖面图,某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常；无声速低于低限值异常,三类桩剖面图,某一检测剖面连续多个测

45、点的声学参数出现异,常；,两个或两个以检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常；局部混凝土声速低于低限值异,常,四类桩剖面图,某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异,常,两个或两个以检测剖面在同一深度测点的声学参数,出现明显异常；,桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波接收信号严,重畸变,工程实例一：桩身严重缺陷,（NM-,4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,低应变反射波法验证结果,（,KON-PIT(N),检测结果,）,钻芯验证,钻芯注浆处理后复测结果,工程实例,二,上部桩身缺,陷,（,NM-4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,现场开挖结果,实例,三,上部桩身缺,陷,（,NM

46、-4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,现场开挖验证结果,实例,四,桩身中上部缺陷,（,NM,-,4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,现场开挖结果,实例,五,桩身中部缺,陷,（,NM-4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,钻芯验证,实例,六,桩身严重缺,陷,（,NM-4A,型跨孔测桩仪检测结果,）,桩身严重缺陷钻芯结果,缺陷桩的避免与处理,一、避免缺陷产生措施,1,作业指导书的编制与学习,工程技术人员根据不同的地层条件，不同的基桩类型，不同的工作环境，编写专业的现场作业指导书，并组织相关人员认真学习，是避免缺陷形成的重要措施。参与现场,施工的每一位技术人员，对灌桩的工艺流程，应急处理措施等要一清二楚。,2,精

47、确计算与控制,技术人员要根据桩长、桩径、集料箱体积等情况，准确计算混凝土上表面的高度，导管的埋入深度，导管每一次的,上拔高度等，在施工过程中进行控制,。,一、避免缺陷产生措施,3,全程监控,每一次灌桩都要有专业的技术人员负责和监理全程旁站。对桩底沉渣厚度、导管插入深度、混凝土坍落度、泥浆流量等都要严格监控，发现异常情况及时,进行处理,一、避免缺陷产生措施,4,备用设备,现场必须有可用的备用设备，如发电机、混凝土罐车、吊车、导管、搅拌机、水泵,等，根据情况准备,12,套备用，发生故障,及时更换。,一、避免缺陷产生措施,5,应急处理机制,对现场突发的事故，如停电、停水、卡管、堵管等，技术人员应按照

48、操作规程中相关规定，立即启动应急处理程序，对工程事故进行妥善的处理。而不能抱任何侥幸心理，不对事故进行处理,或处理不到位，期待检测人员手下留情，蒙混过关。,一、避免缺陷产生措施,二、缺陷桩的处理方法,钻孔注浆法,剔凿修补法,扩大基础法,接桩法,补桩法,设计复核,设计变更等方法,1,桩头缺陷处理：,浅部开挖，找到缺陷部位后进行局部剔凿。,剔凿量比较少时，只要把缺陷部分清除干净，露出正常混凝土面，在上面刷一层高标号水泥砂浆，,进行修补即可。,剔凿量较大时，需要进行接桩处理，把缺陷部位以上的桩身截除，重新焊接钢筋笼后浇筑混凝土。处理时注意新旧混凝土结合面的质量，不能形成,新的缺陷。,二、缺陷桩的处理

49、方法,2,桩底缺陷：,桩底沉渣层为泥砂或粒径较大的骨料时，一般在桩上钻,2,到,4,个孔到桩底部位，采用高压水对桩底部位进行清孔，然后注浆处理，复测结果效果理想。,当沉渣层为混凝土离析或低强混凝土时这种处理方法效果较差。可由设计单位对基桩承载力进行复核计算，提出合,理的处理方案。,对摩擦型为主的基桩，桩底提供的承载力非常小，设计者,一般会留有一定的余量。当沉渣层厚度不大（如,1.0m,以内,）,时，一般不需进行处理。,对嵌固型为主的基桩，不允许有沉渣层存在，只能通过静载荷试验法确定基桩实际承载力，再由设计进行相应的变,更处理。,二、缺陷桩的处理方法,3,桩身缺陷,桩身缺陷一般采取钻孔注浆的方法

50、进行处理。但是并不是所有桩身缺陷都可以采取这种方法进行处理。必须根据检测信号特征推断缺陷的性质，,对夹泥、夹砂类缺陷和粒径较大的骨料堆积，可以钻孔到相应的位置，高压水冲孔后注浆，可收到,较好的效果。,但对分层离析、低强混凝土、水泥浆层等孔隙率较小的缺陷，钻孔注浆的效果很差，达不到消除缺陷的目地。可以参考全桩身缺陷的处理方法。,二、缺陷桩的处理方法,二、缺陷桩的处理方法,4,全桩身缺陷,处理方法有原位打桩、补桩、加桩、移位、变更基础类型等几种方式。,其它处理方法,在缺陷桩周围对称的打两根桩径小的短桩（,俗称,扁担桩），,桩上打一小型承台，部分或全部代替,原桩。,基桩中下部有缺陷时，可以在两根桩之