無(wú)損檢測(cè)技術(shù) 課件 模塊二 樁柱桿檢測(cè)

基樁完整性檢測(cè)土木工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用目錄CONTENTS01檢測(cè)的意義低應(yīng)變法02超聲透射波法03檢測(cè)實(shí)例0401檢測(cè)的意義檢測(cè)的意義樁是各種建筑物的基礎(chǔ)，后續(xù)工作須在樁基檢測(cè)合格后才能進(jìn)行。隨著樁的尺寸越來(lái)越大，質(zhì)量控制有一定難度，部分樁基檢測(cè)方法會(huì)破壞樁體，降低樁的強(qiáng)度，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也廣泛的運(yùn)用到樁基檢測(cè)中。常見(jiàn)缺陷樁完整樁縮頸樁擴(kuò)頸樁多缺陷樁樁基檢測(cè)方法02低

應(yīng)

變

法檢測(cè)原理-基本假設(shè)1.連續(xù)彈性的一維均質(zhì)桿件2.不考慮樁周土體對(duì)沿樁身傳播應(yīng)力波的影響3.樁在變形時(shí)橫截面保持為平面，沿截面有均布的軸向應(yīng)力1樁身完整2Z1＞Z2樁身有縮徑、離析、空洞及摩擦樁樁底3Z1＜Z2樁身擴(kuò)徑、膨脹或端承樁阻抗

Z=EA/C=pACE:彈性模量

C:波速

A:截面積

p:密度檢測(cè)儀器

檢測(cè)儀器應(yīng)具有信號(hào)采集、濾波、放大、顯示、儲(chǔ)存、信號(hào)處理分析功能。

激振設(shè)備宜根據(jù)樁型及檢測(cè)目的，選擇不同大小、長(zhǎng)度、質(zhì)量的力錘、力棒、手錘和不同材質(zhì)的錘頭，以獲得所需的激振頻帶和沖擊能量。激振錘和傳感器檢測(cè)儀器

耦合劑：使傳感器與樁緊密結(jié)合在一起，傳感器能準(zhǔn)確記錄樁頂質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。類似一個(gè)濾波器，可濾除一部分樁頂質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的高頻成分。耦合時(shí)耦合劑要盡量薄，粘性要大，粘結(jié)性最好不要受水等的影響?？捎命S油、凡士林、橡皮泥等作耦合劑。激振裝置：對(duì)不同長(zhǎng)度、不同類型的基樁，需采用不同材料、不同能量的激振設(shè)備。一般大長(zhǎng)樁用大力棒(能量大、頻率低),短細(xì)樁或測(cè)試淺部缺陷時(shí)用手錘(能量小，頻率高),介于中間的樁則可用小力棒(能量及頻率介于大力棒及手錘之間),當(dāng)然敲擊設(shè)備的選擇也與地質(zhì)情況有關(guān)。檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)：低應(yīng)變法是通過(guò)樁的動(dòng)剛度和動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)來(lái)求得樁的承載力。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、費(fèi)用低廉,可以大面積檢測(cè)。不足：必須依賴靜載試驗(yàn)以求出動(dòng)靜對(duì)比系數(shù),精度較差。檢測(cè)方法-準(zhǔn)備工作1.現(xiàn)場(chǎng)踏勘及資料收集：場(chǎng)地地質(zhì)條件、建筑物的類型、樁型、樁設(shè)計(jì)參數(shù)、成樁工藝、施工記錄及相關(guān)的資料,然后根據(jù)檢測(cè)委托書，編制檢測(cè)綱要;2.樁頭處理:樁頭應(yīng)鑿去浮漿或松散、破損部分，并露出堅(jiān)硬的混凝土,對(duì)樁頭外露主筋不宜太長(zhǎng)。樁頭表面應(yīng)平整干凈、無(wú)積水，并將傳感器安裝點(diǎn)與敲擊點(diǎn)部位磨平;3.傳感器應(yīng)安裝：①在樁頂面，傳感器安裝點(diǎn)及其附近不得有裂縫或浮動(dòng)砂粒。傳感器應(yīng)與樁頂面保持垂直，且緊貼樁頂表面，在信號(hào)采集過(guò)程中不應(yīng)產(chǎn)生滑移或松動(dòng);對(duì)于實(shí)心樁，當(dāng)激振點(diǎn)在樁頂中心時(shí)，傳感器安裝點(diǎn)與樁中心的距離宜為樁半徑的2/3；當(dāng)激振點(diǎn)不在樁頂中心時(shí)，傳感器安裝點(diǎn)與激振點(diǎn)的距離不宜小于樁半徑的1/2。②激振點(diǎn)與傳感器安裝位置應(yīng)避開(kāi)鋼筋籠的主筋影響。③激振方向應(yīng)沿樁軸線方向。檢測(cè)方法1.充分了解儀器及場(chǎng)地和樁型特點(diǎn)，進(jìn)行細(xì)致的測(cè)前準(zhǔn)備：●選擇合適的錘，一般中小樁備好專用手錘和小尺寸力棒，長(zhǎng)大樁則應(yīng)帶好足夠重量的力棒?！窀鶕?jù)樁型、樁頭狀況，選擇合理的傳感器?！窀鶕?jù)天氣狀況，樁頭準(zhǔn)備情況和所選用傳感器，選擇合適的耦合劑和安裝方式。2.認(rèn)真測(cè)試頭幾根樁，注意波形是否合理，樁底和淺部缺陷的反映是否正常；3.傳感器、振源、安裝方式、參數(shù)設(shè)置等在頭幾根樁上調(diào)試結(jié)束后，即可迅速在余下樁中展開(kāi)，過(guò)程中應(yīng)記下疑難樁(或在疑難樁上多花時(shí)間詳測(cè))、注意各樁的樁底反射情況和淺部缺陷情況，同時(shí)還應(yīng)注意信號(hào)的一致性，每條樁上應(yīng)確保三條以上一致性較好的信號(hào)；4.詳測(cè)疑難樁，換用傳感器和激振錘及激振點(diǎn)，仔細(xì)推敲該樁可能存在的問(wèn)題。檢測(cè)數(shù)據(jù)分析在測(cè)試波形上辨認(rèn)反射波，由反射波的形態(tài)、相位和到達(dá)時(shí)間，確定反射界面的性質(zhì)、程度和位置。樁長(zhǎng)及缺陷位置計(jì)算：檢測(cè)數(shù)據(jù)分析樁身完整性應(yīng)結(jié)合缺陷出現(xiàn)的深度、測(cè)試信號(hào)衰減特性以及設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝、地質(zhì)條件、施工情況、混凝土波速、依據(jù)測(cè)試時(shí)域特征、幅頻特征進(jìn)行綜合分析判定：完整樁波速：缺陷樁所形成的相鄰共振峰頻差和缺陷位置的關(guān)系為:樁基完整性判定03超聲透射波法檢測(cè)原理當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲（hz）。人類耳朵能聽(tīng)到的聲波頻率為20～20khz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20khz或小于20hz時(shí)，我們便聽(tīng)不見(jiàn)了。因此，我們把頻率高于20khz的聲波稱為“超聲波”。材料項(xiàng)目聲速（m/s）密度（g/cm3）鋼59407.8混凝土*45002.4石灰石61302.7淡水14810.998空氣3430.0012檢測(cè)原理聲波透射法是在灌注樁中預(yù)埋兩根或兩根以上的聲測(cè)管作為檢測(cè)通道，管中注滿水作為耦合劑，將超聲發(fā)射換能器和接收換能器置于聲測(cè)管中，由超聲儀激勵(lì)發(fā)射換能器產(chǎn)生超聲脈沖，向樁身混凝土輻射傳播。聲波在混凝土傳播過(guò)程中，當(dāng)樁身混凝土介質(zhì)存在阻抗差異時(shí),將發(fā)生反射、繞射、折射和聲波能量的吸收、衰減，并經(jīng)另一聲測(cè)管中的接收換能器接收，可在顯示器上觀察接收超聲波波形,判讀出超聲波穿越混凝土后的首波聲時(shí)、波幅及接收波主頻等聲學(xué)參數(shù)來(lái)檢驗(yàn)樁身混凝土是否存在缺陷。聲波透射法檢測(cè)混凝土灌注樁有樁內(nèi)單孔透射法和跨孔透射法兩種。檢測(cè)原理◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低；◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射；◆根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)?！魷y(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)處理分析就能判別測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置和參考強(qiáng)度。檢測(cè)儀器

測(cè)試系統(tǒng)：由超聲儀、發(fā)收換能器、位移量測(cè)系統(tǒng)(深度記錄、三腳架、井口滑輪)、傳輸電纜等組成檢測(cè)儀器

聲測(cè)管埋設(shè)（鋼管、PVC管）：對(duì)聲測(cè)管總的要求是，聯(lián)結(jié)牢靠不脫開(kāi)，密封良好不漏水，聯(lián)結(jié)平整不打折，管與管間相平行，管內(nèi)無(wú)異物保證通暢。每?jī)筛暅y(cè)管組成一對(duì)進(jìn)行測(cè)試，稱為一個(gè)測(cè)試面。埋兩根管有一個(gè)測(cè)試面；三根管三個(gè)測(cè)試面；四根管六個(gè)測(cè)試面。兩管

三管

四管D（樁徑）≤800mm，2根；800m＜D≤2000mm，不少于3根；D＞2000mm，不少于4根檢測(cè)方法-準(zhǔn)備工作◆收集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等了解施工工藝及施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況?！糁贫z測(cè)方案?！艋炷笼g期大于14d?！袈暅y(cè)管內(nèi)灌滿清水（衰減、延時(shí)），保證暢通?！魳?biāo)定聲波儀發(fā)射至接收的系統(tǒng)延遲時(shí)間?！魷y(cè)量聲測(cè)管內(nèi)、外徑和相鄰聲測(cè)管外壁間的距離，±1mm?！衾萌⌒究琢看媛暅y(cè)管時(shí)，應(yīng)進(jìn)行孔內(nèi)清洗。檢測(cè)方法◆測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm?！舭l(fā)射與接收換能器同標(biāo)高同步升降，累計(jì)誤差不應(yīng)大于20mm，隨時(shí)校正?！敉桓鶚稒z測(cè)過(guò)程中，發(fā)射電壓保持不變（可比性）?！舢惓２课?，采用水平加密、等差同步或扇形掃測(cè)等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置和嚴(yán)重程度。收、發(fā)換能器連線的水平夾角一般為30°-40°。

對(duì)測(cè)

斜測(cè)

扇形掃測(cè)檢測(cè)方法檢測(cè)數(shù)據(jù)分析◆聲時(shí)修正值◆聲時(shí)值◆聲速值檢測(cè)數(shù)據(jù)分析◆聲速判據(jù)聲速是材料的基本物理量之一，與混凝土強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)檢測(cè)剖面的測(cè)點(diǎn)聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，可采用聲速低限值判定。聲速低限值應(yīng)由預(yù)留同條件混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。聲速低限值相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度不宜低于0.9R（設(shè)計(jì)強(qiáng)度），若試件為鉆孔芯樣，則不低于0.85R。檢測(cè)數(shù)據(jù)分析◆波幅判據(jù)用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。波幅是相對(duì)測(cè)試，由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大，難以找出較好的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。檢測(cè)數(shù)據(jù)分析◆PSD判據(jù)PSD法是基于缺陷處聲時(shí)的變化引起聲時(shí)深度曲線的斜率明顯增大，而聲時(shí)差的大小又與缺陷程度密切相關(guān)，因此兩者之積對(duì)缺陷的反映更加敏感。采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當(dāng)PSD值在某測(cè)點(diǎn)附近變化時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。04檢測(cè)實(shí)例低應(yīng)變檢測(cè)實(shí)例1.鉆孔灌注、嵌巖、Φ1200、C30、45.7m樁底逆向反射明顯，表明有沉渣；缺陷反射不明顯，表明樁身完整；波速：3.60km/s判為Ⅲ類樁；2.鉆孔灌注樁、Φ800、C25、15.2m缺陷等間距多次反射，樁底反射不明顯；經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證，1.8m處斷裂；判為Ⅲ/Ⅳ類樁；超聲波檢測(cè)實(shí)例聲波透射法成果圖，是一根樁徑1.5m，孔深41m，采用聲波透射法對(duì)三個(gè)剖面檢測(cè)的成果圖。由圖分析，在孔深23～24m處，聲速、幅值靠近或超過(guò)臨界值，PSD值也有異常反應(yīng)；樁底聲學(xué)參量明顯超過(guò)臨界值。經(jīng)鉆探取芯驗(yàn)證，23m附近混凝土輕微不密實(shí)，樁底有少量沉渣，說(shuō)明該樁兩處有較輕的質(zhì)量問(wèn)題，因是摩擦樁，樁身完整性類別判定為II類樁。謝

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聽(tīng)立柱埋深檢測(cè)土木工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用目錄CONTENTS01檢測(cè)的意義檢測(cè)的基本原理02檢測(cè)設(shè)備03檢測(cè)方法0401檢測(cè)的意義沖擊彈性波法拔出法檢測(cè)的意義護(hù)欄立柱埋深設(shè)計(jì)為1.97m，實(shí)際長(zhǎng)度僅為1.19m；圖片選自2004年12月23日的“焦點(diǎn)訪談”02檢測(cè)的基本原理檢測(cè)原理檢測(cè)原理

03檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)設(shè)備04檢測(cè)方法一般規(guī)定1.適用于不宜超過(guò)5年打入式立柱埋置深度的無(wú)損檢測(cè)，超過(guò)5年的立柱應(yīng)通過(guò)拔樁驗(yàn)證該方法的適用性；2.被檢立柱應(yīng)保持外露端管內(nèi)無(wú)水及其它雜物；3.被檢立柱處于高壓線等強(qiáng)電設(shè)施前后100m范圍時(shí)，不宜采用沖擊彈性波法確定標(biāo)稱波速1.檢測(cè)之前，根據(jù)立柱的材質(zhì)、規(guī)格和工程環(huán)境確定立柱的標(biāo)稱波速；2.標(biāo)稱波速可通過(guò)未埋置立柱實(shí)測(cè)長(zhǎng)度與反射回波傳播時(shí)間計(jì)算得到。當(dāng)不具備實(shí)測(cè)條件時(shí)，對(duì)于沖擊回波法可直接選用5180m/s，超聲導(dǎo)波法時(shí)可通過(guò)頻散曲線計(jì)算檢測(cè)頻率1.對(duì)于中央分隔帶的立柱，抽檢頻率一般不低于15%；2.對(duì)于一般路段兩側(cè)的立柱，抽檢頻率不低于20%；3.對(duì)于連續(xù)下坡路段、路基高填方路段、線形指標(biāo)偏低等特殊路段兩側(cè)的立柱，抽檢頻率不低于30%；且每檢測(cè)路段不少于20根。檢測(cè)方法1324自動(dòng)激振裝置的連接及安裝儀器連接傳感器安裝軟件設(shè)定&數(shù)據(jù)采集檢測(cè)方法自動(dòng)激振裝置的連接及安裝銼刀將振頭安裝位置打磨平整激振頭安裝在立柱端面的中心連接激振控制器和激振頭檢測(cè)方法自動(dòng)激振裝置的連接及安裝檢測(cè)方法儀器連接傳感器分別與磁性卡座相連連接傳感器與電荷電纜電荷和電纜與主機(jī)連接主機(jī)與平板電腦相連安裝完成檢測(cè)方法儀器連接檢測(cè)方法安裝傳感器傳感器組裝套件放置到對(duì)應(yīng)測(cè)試位置通道安裝位置安裝完成保證0、1通道的磁性卡座與激振頭在周一豎直線上檢測(cè)方法安裝傳感器檢測(cè)方法軟件設(shè)定&數(shù)據(jù)采集新建文件夾，打開(kāi)采集軟件點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集保存文件設(shè)置參數(shù)檢測(cè)方法軟件設(shè)定&數(shù)據(jù)采集點(diǎn)擊零點(diǎn)標(biāo)定點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集保存數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)檢測(cè)方法軟件設(shè)定&數(shù)據(jù)采集檢測(cè)方法數(shù)據(jù)分析點(diǎn)擊打開(kāi)文件點(diǎn)擊解析按鈕打開(kāi)文件參數(shù)設(shè)置檢測(cè)方法數(shù)據(jù)分析點(diǎn)擊批量解析點(diǎn)擊結(jié)果一覽檢測(cè)方法數(shù)據(jù)分析立柱長(zhǎng)度測(cè)試實(shí)例福建某單位預(yù)埋立柱進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)兩根立柱一根為1.95m長(zhǎng)，埋入土中，一根為2.15m，底部澆筑混凝土。檢測(cè)結(jié)果如下：波速標(biāo)定解析波形圖1#立柱解析結(jié)果圖（1.93m）立柱長(zhǎng)度測(cè)試實(shí)例2#立柱解析結(jié)果圖（2.15m）謝

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聽(tīng)錨

桿

質(zhì)

量

檢

測(cè)土木工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用目錄1檢測(cè)的意義2錨桿檢測(cè)實(shí)例3錨桿長(zhǎng)度、密實(shí)度檢測(cè)01檢測(cè)的意義錨桿灌漿不密實(shí)錨桿長(zhǎng)度不合格，焊接后灌漿錨桿在使用過(guò)程中，常常處于地下水的浸泡中，當(dāng)錨桿灌漿不密實(shí)時(shí)，錨桿的桿

體會(huì)直接與地下水和空氣接觸，從而導(dǎo)致錨桿桿體發(fā)生銹蝕。由于施工質(zhì)量的問(wèn)題，錨桿長(zhǎng)度不夠也會(huì)影響到支護(hù)體系的耐久性和安全性。檢測(cè)意義02錨桿長(zhǎng)度、密實(shí)度檢測(cè)錨桿長(zhǎng)度檢測(cè)方法錨桿長(zhǎng)度=波速*反射時(shí)間/2激振信號(hào)桿底反射信號(hào)L——桿體長(zhǎng)度（m）；Cm——計(jì)算波速（也稱為桿系波速；△——時(shí)域桿底反射波旅行時(shí)間（ms)。錨桿長(zhǎng)度及灌漿密實(shí)度測(cè)試圖圖1錨桿長(zhǎng)度檢測(cè)基本原理測(cè)試原理：通過(guò)激振錨桿截面后，產(chǎn)生的沖擊彈性波在錨桿內(nèi)部進(jìn)行傳播，當(dāng)沖擊彈性波達(dá)到錨桿與混凝土臨界面時(shí)，由于機(jī)械阻抗差異而發(fā)生反射。（如圖1和2所示）

1）媒介的機(jī)械阻抗相同（Z1=Z2）時(shí)，那么就算材料不同，也不會(huì)發(fā)生反射；2）當(dāng)機(jī)械阻抗差異越明顯時(shí)，反射率也就越大。圖2反射時(shí)間的確定時(shí)域法；頻域法（幅頻頻差法）。傳感器激振錘往復(fù)一次時(shí)間T1T1T1T1所得波形主頻率為：f1=1/T1反射時(shí)間的確定（頻差法-倍頻現(xiàn)象）2*T12*T1反射時(shí)間的確定（頻差法）頻域法（幅頻頻差法）。信號(hào)分析方法（時(shí)域）彈性波信號(hào)的時(shí)域分析

直接從波形上提取出結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷、底部的反射時(shí)間，幅值等信息桿體波速計(jì)算波速桿系波速

Cb：空置錨索（桿）中傳播的彈性波波速，僅受錨桿的材質(zhì)影響，一般可取理論波速，即錨索：5.01km/s，錨桿：5.18km/sCm：計(jì)算波速，錨索（桿）長(zhǎng)度分析時(shí)所用的彈性波波速。Ct：即在灌漿錨索（桿）的混合體中傳播的彈性波波速。該數(shù)值與灌漿密實(shí)度、灌漿料、巖體以及信號(hào)分辨等均有關(guān)系相關(guān)術(shù)語(yǔ)介紹計(jì)算波速的確定

在