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、地下
2、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、基桩检测工作程序接受委托接受委托调查、资料收集调查、资料收集制定检测方案制定检测方案前期准备前期准备设备、仪器检定设备、仪器检定现场检测现场
3、检测计算分析和结果评价计算分析和结果评价重新检测，验证、扩大检测重新检测，验证、扩大检测检测报告检测报告检测工作五部曲4、基桩检测程序详解（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 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28d或同
4、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。 土的类别 休止时间（d）土的类别休止时间（d）砂土7黏性土非饱和15粉土10饱和25注：对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间。 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
5、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，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 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
6、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：检测方法检 测 目 的结论用语钻芯法检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底岩土性状，判定桩身完整性类别根据检测结果综合判定是否符合设计要求（7.6.5条）低应变法检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别根据
7、检测结果，确定缺陷位置及桩身完整性类别（8.4.8条）高应变法判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别；分析桩侧和桩端土阻力声波透射法检测灌注桩桩身混凝土的均匀性、桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别根据检测结果，确定缺陷位置及桩身完整性类别（10.4.7条）检测报告（JGJ106-2003)检测报告（GB50618-2011)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
8、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
9、(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 类型桩身完整性类别分类原则类桩桩身完整类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥类桩 桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。一般应采用其他方法验证其可用性，或根据具体情况进行设计复核或补强处理类桩桩身存在严重缺陷。一般应进行工程处理。6、完整性检测的方法
10、 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
11、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
12、，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
13、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
14、为时，波动方程变成：/EVp 2222tuAkutuxuAE22222222220)()()()(xuEtuxuExtudxAdxtuAdxmaxdxxAxdxxAAdtuaAdxm，代入上式则得根据胡克定律，则得并取极限两边同除以根据牛顿定律，微元受到的扰动力，加速度杆中微元质量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：(x)tu0tctxctxdCCtxCtxtxu)(21)()(21),()(2)(11212),
15、(txkixktxkixkeeBeeBtxuttxutxC),(),(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
16、，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= 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： 称为反射系数，式中11112111121211nnRZZnRVVnnVZZZZV22121212112VZZZVZZZZV4）、低应变时域信号分析依据 表征入射波、
17、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。
18、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，Rc/2L有明显缺陷反射波，其他特征介于类和类之间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。缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差f c/2L，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
19、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
20、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
21、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
22、.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
23、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
24、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。成孔方法桩径允许偏差（mm）泥浆护壁钻、挖、冲孔桩50锤击（振动）沉管、振动冲击沉管成孔-20螺旋钻、机动洛阳铲干作业成孔-20人工挖孔采用现浇混凝土护壁50人工挖孔采用钢护筒护壁2013、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
25、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
26、等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。 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
27、量的关系：V= f= /T3）、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。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)V
28、s Vs=1.11VR 即：VpVsVrSRSPSPSPVVVVVVEuVEuV112.187.021)1(2)1(2)21)(1()1(2的关系：与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。/EpV)21)(1 ()1 (2EuVP7）、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
29、能量损失越多，则透射的能量越低，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。NiiRR1TT8）、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
30、被介质吸收转化为热能消耗。吸收衰减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，
31、声速的误差会被放大到强度推定值，推定结果偏于不安全。 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 、声测管内径宜为5060mm。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。应采取适宜方法固定声测管，使之成桩后相互平行。声测管埋设数量应符合下列要求：800mm，2根管。800mm 2000mm，不少于3根管。2000mm，
32、不少于4根管。式中 受检桩设计桩径。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。北 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JGJ106-2003：3）、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
33、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 螺纹螺纹套筒声测管焊接套1声 测管套筒螺纹联结 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
34、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）、 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
35、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“时距”法对测试系统的延时 0重新标定，并根据声测管的尺寸和材质计算耦合声时 w，声测管壁声时 p。 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
36、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
37、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0.25m），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。 ii + 1nnii + 1na . 平测法b . 斜测法c . 扇形扫测法8、声波透射法对桩身缺陷的推断方
38、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 CT基本工作流程定义扫描方法建立分析模型得到反演结果CT工作成果
39、(引自王运生）堤坝渗漏探测基桩检测地质构造探测岩体裂隙呈条带状分布，并伴有空洞两图均有明显低速带9、声波透射法检测数据分析、判定1）、测试数据的整理 、波形记录观察 、校核或拾取波列初至 、形成成果分析（声时、声速、波幅等）曲线2）、数据分析与判断 、声速判据 概率法：对测试结果（波速值）按规则正态分布进行衡量，不符合正态分布的数据判定为异常（缺陷）。 声速低限值法：当检测剖面 个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据 。声速低限值由预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。 、PSD判据 根据声时沿深度方向的斜率变化来判定是否存在缺陷，值在某
40、深度处的突变，结合波幅变化情况，进行异常点判定。 、波幅判据p m 6成立时，该点波幅可判定为异常。 选择当信号首波幅值衰减量为其平均值的一半时的波幅分贝数为临界值 。 、主频判据 主频-深度曲线上主频值明显降低可判定为异常。 通常的工程检测中，主频判据用得不多，只作为声速、波幅等主要声参数判据之外的一个辅助判据。 niiAnA1pm1、实测声波波形 实测波形可以作为判断桩身混凝土缺陷的一个参考，尽管声速和波幅只与接收波的首波有关，接收波的后续部分是发、收换能器之间各种路径声波叠加的结果，但后续波的强弱在一定程度上反映了发、收换能器之间声波在桩身混凝土内各种声传播路径上总的能量衰减。对于明显的
41、桩身缺陷能够通过波形进行宏观判断。 3）、桩身混凝土缺陷的综合判定 、综合判定的必要性 混凝土作为一种多种材料的集结体，声波在其中的传播过程是一个相当复杂的物理过程；另一方面，混凝土灌注桩的施工工艺复杂、难度大，混凝土的硬化环境和条件以及影响混凝土质量的其它各种因素远比上部结构复杂和难以预见，因此桩身混凝土质量的离散性和不确定性明显高于上部结构混凝土。另外，从测试角度看，在桩内进行声测时，各测点的测距及声耦合状况的不确定性也高于上部结构混凝土的声学测试，因此一般情况下桩的声测测量误差高于上部结构混凝土。 用于判断桩身混凝土缺陷的多个声学指标声速、判据、波幅、主频、实测波形，它们各有特点，但均有
42、不足。声速与混凝土的弹性性质相关，波幅与混凝土的粘塑性相关，采用以声速、波幅判据为主的综合判定法对全面反映混凝土这种粘弹塑性材料的质量是合理的、科学的处理方法。 、综合判定方法 声速的测试值是最稳定的、可靠性也最高，而且测试值是有明确物理意义的量，与混凝土强度有一定的相关性，是进行综合判定的主要参数，波幅的测试值是一个相对比较量，本身没有明确的物理意义，其测试值受许多非缺陷因素的影响，测试值没有声速稳定，但它对桩身混凝土缺陷很敏感，是进行综合判定的另一重要参数。 、综合分析的步骤 、平测法对桩的各检测剖面进行全面普查。 、对各剖面进行综合分析确定异常测点。排除各种非缺陷因素（如管斜、缺水导致的
43、耦合不良等）。多参数综合确定异常测点。 、 对各剖面的异常测点进行细测，确定缺陷的边界。 加密平测和交叉斜测等方法验证平测普查对异常点的判断并确定桩身缺陷在该剖面的范围和投影边界。 、 综合各个检测剖面细测的结果推断桩身缺陷的范围和程度。 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。 、桩身完整性类别的判定 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
44、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接收信号严重畸变。10、混凝土灌注桩缺陷性质与声学参数的关系 不同类型的缺陷使声学参数变化的特征有所不同 1）、沉渣：桩底附近出现声速很低，声波的剧烈衰减，这种情况多属沉渣所引起。 2）、泥砂与水泥浆的混合物：其特点也是声速和振幅均明显下降。 3）、混凝土离析：灌注桩容易发生混凝土离析，造成桩身某处粗骨料大量堆积，而相邻部位浆多骨料少的情况。粗骨料多的地方，由于粗骨料多，而粗骨料本身波速高，往往造成这些部位
45、声速值并不低，有时反而有所提高。但由于粗骨料多，声学界面多，对声波的反射、散射加剧，接收信号削弱，于是波幅下降。至于粗骨料少而砂浆多的地方则正好相反：由于该处砂浆多，粗骨料少，测得的波速下降，但振幅测值不但不下降，有时还会高于附近测 值。这显然是由于粗骨料少，则声波被反射、散射少的缘故。应采用波速和振幅两个参数进行综合的分析判断。 4）、气泡密集的混凝土：波速基本正常或略有降低，但因散射使声波能量明显衰减（散射），接收波能量明显下降，这是这类缺陷的特征。桩身混凝土均匀性评价桩身混凝土声速的平均值vm、标准差Sv、离异系数Cv 只能作为同类型灌注桩比较混凝土质量均匀性的一个相对指标。 mvvvS
46、C 11、检测报告内容 除前面检测程序中介绍的报告内容外，声波透射法完整性检测报告还应包括如下内容： 1）、声测管布置图； 2）、受检桩每个检测剖面声速深度曲线、波幅深度曲线，并将相应判距临界值所对应的标志线绘制于同一个坐标系； 3）、采用主频值或PSD值进行辅助分析判定时，绘制主频深度曲线或PSD曲线； 4）缺陷分布图示。声波透射法内容回顾概念（埋管+测声参数+分析完整性）适用范围（已埋管桩检完整性+缺陷程度和位置）仪器设备声测管及埋设要求（数量、接头要求等）检测技术（平测、斜测、加密测、扇形测等）完整性分类检测报告内容1、钻芯法的概念 用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩
47、身混凝土的强度、密实性和连续性，判定桩底岩土性状的方法。2、钻芯法适用范围 适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩底持力层岩土性状。 受检桩长径比较大时，成孔的垂直度和钻芯孔的垂直度很难控制，钻芯孔容易偏离桩身，故要求受检桩桩径不宜小于800mm、长径比不宜大于30。 3、钻芯法设备 1）、回转钻机+单动双管钻具 2）、钻杆直径宜为50mm 3）、金刚石钻头，且外径不宜小于100mm 4）、锯切机 、补平器和磨平机 4、设备安装 钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心（天车前沿切点）与孔口中心必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻
48、芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差0.5 。5、试验操作1）、钻芯技术 、桩身钻芯： 钻进过程采取措施防偏斜。 每回次进尺宜控制在1.5m内 。 提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯 。 松散的混凝土应采用合金钻“烧结法”钻取，必要时应回灌水泥浆护壁，待护壁稳定后再钻取下一段芯样。 、桩底钻芯 钻至桩底时 ，采用减压、慢速钻进，若遇钻具突降，应立即停钻，及时测量机上余尺，准确记录孔深及有关情况。采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度。当持力层为中、微风化岩石时，可将桩底0.5m左右的混凝土芯样、0.5m左右的持力层以及沉渣纳入同一回次。当持力层为强风化岩层或土层时，
49、钻至桩底时，立即改用合金钢钻头干钻反循环吸取法等适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度。桩基规范JGJ94-2008对灌注桩桩底沉渣厚度的控制要求（6.3.9）：a、端承型桩，不应大于50mm；b、摩擦型桩，不应大于100mm;c、抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。 、持力层钻芯 采用适宜的方法对桩底持力层岩土性状进行鉴别。 对于强风化岩层或土层，宜采用合金钻钻取芯样，并进行动力触探或标准贯入试验等，试验宜在距桩底50cm内进行，并准确记录试验结果；根据试验结果及钻取芯样综合鉴别岩性。 对于中、微风化岩的桩底持力层，应采用单动双管钻具钻取芯样，如果是软质岩，拟截取的岩石芯样应及时包裹浸
50、泡在水中，避免芯样受损；根据钻取芯样和岩石单轴抗压强度试验结果综合判断岩性。 2）、现场记录 钻进记录：及时记录钻进情况和钻进异常情况，对芯样质量做初步描述，包括记录孔号、回次数、起至深度、块数、总块数等。 桩身混凝土芯样描述：混凝土钻进深度，芯样连续性、完整性、胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、混凝土芯是否为柱状、骨料大小分布情况，气孔、蜂窝麻面、沟槽、破碎、夹泥、松散的情况，以及取样编号和取样位置。 桩底持力层钻芯描述：持力层钻进深度，岩土名称、芯样颜色、结构构造、裂隙发育程度、坚硬及风化程度，以及取样编号和取样位置，或动力触探、标准贯入试验位置和结果。 两个衡量桩身质量的相对性指标：
